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本文拟结合毛细现象基本原理,剖析“毛细管永动机”的错误机制,供参考.
毛细现象基本原理
弯曲液面的附加压力可产生毛细现象。
把一只半径一定的毛细管垂直插入某液体内,毛细管内液面高度与管外液面高度通常不同. 参见如下图1
所示[1]:
图1. 毛细现象示意图
图1中,h代表毛细管内液面上升高度;R为弯曲液面的曲率半径;r为毛细管的半径;θ为接触角.
则:Δp=2γ/R=ρgh (1)
式(1)中Δp代表弯曲液面的附加压力;γ代表液体的表面张力;ρ代表液体的密度;g代表重力加速度,
g=9.80m/s2.
由式(1)可得: (2)
由式(2)可知:毛细管内液面上升高度h,与液体表面张力γ成正比;与毛细管半径r及液体密度ρ成反比.
2.毛细管“永动机”
毛细管永动机示意图参见如下图2所示:
图2. 毛细管永动机示意图
图2中h代表毛细管内液面上升高度.
由图2可知,毛细管滴落的液滴,带动转子旋转,可连续对外做功;直至液面C降至B点为止.
3. 毛细管“永动机”设计剖析
事实上,毛细管“永动机”设计不可能成功,毛细管内液面上升高度恒小于毛细管自身(垂直)长度.
的确液体表面张力及弯曲液面的附加压力,较好解释了毛细现象;但该解释不应该是唯一解释.
需明确:无论何种解释均不能违背自然规律.
4. 结论
⑴毛细管“永动机”设计违背了自然规律;
⑵除了弯曲液面的附加压力,毛细现象应该还有其他解释.
参考文献
[1]天津大学物理化学教研室编. 物理化学(下册, 第四版).北京:高等教育出版社.2001,12:158
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