感觉头条上的“聪明人”太多。经常提出一些令人匪夷所思的奇葩问答题。所谓的《重力发电机》。本人没有听说过,只晓得有火力发电、水力发电、太阳能发电、潮汐发电、风能发电、核能发电。
●首先声明:本人没有能力设计出提问者所构思的重力发电机。我如果能够设计一款重力发电机。估计中科院马上派飞机把我接走了。能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体传递给另一个物体,而且能量的形式也可以互相转换。这就是人们对能量的总结,称为能量守恒定律。
●能量守恒定律是德国物理学家迈尔在实验的基础上于1842年提出来的。之后英国物理学家焦耳做了大量实验,用各种不同方法求热功当量,发现所得的结果都是一致的,即热和功之间有一定的转换关系,经过精确实验测定得知:无论是化学能、电能所产生的热都相当于一定功,即430千克米/千卡,Q=△U+W。
●本人才疏学浅 读书时仅仅只是学习了牛顿几个运动定律,包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律。第一定律说明了力的含义:力是改变物体运动状态的原因;第二定律指出了力的作用效果:力使物体获得加速度;第三定律揭示出力的本质:力是物体间的相互作用。牛顿运动定律中的各定律互相独立,且内在逻辑符合自洽一致性。其适用范围是经典力学范围,适用条件是质点、惯性参考系以及宏观、低速运动问题。牛顿运动定律阐释了牛顿力学的完整体系,阐述了经典力学中基本的运动规律,在各领域上应用广泛。
首先,纠正问题的一个小错误,能源和能量是有区别的。确切而简单地说,能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。包括煤炭、原油、天然气、煤层气、核能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源,还有各种新能源、再生能源和可再生能源。而内能、电能、光能、化学能、风能、动能、重力势能、弹性势能是指能量。能量是可以直接用于做功的,而能源是不能直接用来做功的。所以,制作一个不消耗能量发电机的说法比较妥帖。
根据问题设置,不包括热电偶发电、光能发电和化学能发电。发电机就是把机械能转化为电能的机械。发电的基本思路,其他形式的能先转化为机械能,再转化为电能。有以下几个途径:燃料(煤、油、气、柴草、生物质能等)的化学能→内能→机械能→电能,这就是火力发电的原理;核能→内能→机械能→电能,这是核能发电的基本原理。还有,潮汐能→电能;风能→电能;波浪能→电能。
根据能量守恒定律,能量不可能无缘无故的产生,也不可能无缘无故的消失,能量在转移和转化的过程中,总量保持不变。所以,不存在也无法制造不消耗能量的发电机。
如果说制造一种重力发电灯,不是不可能的,三峡发电站,电能照亮了半个中国。大部分家庭的电灯就是重力发电灯。水由于受到重力的作用,从高处流向地处,把重力势能转化为动能,通过发电机的作用,动能转化为电能,输送到各家各户。水的重力势能是一种天然能量,非特殊情况,是取之不尽,用之不竭的。
如果要单独制作一个持续发光的重力发电灯,必须要消耗其他形式的能量,以提高物体产生重力势能,例如:用柴油机或汽油机把石块抬高,使石块下落带动发电机工作,这不叫重力发电灯,而叫燃油发电灯,实际上这样做,叫“戴凉帽子打伞——多此一举”。不如直接用燃油发电,还可以提高发电效率或曰提高经济效益。
如果要特别制作一个不持续发光的重力发电灯,可能行更大。在灯下悬挂重物,使重物不断下滑,就能够把重力势能转化为电能, 2012年12月,英国伦敦设计师马丁•瑞德福和吉姆•里弗斯发明了一款实用的重力灯,能够持续提供30分钟的照明,亮度相当于一个12瓦的日光灯。其基本原理:在灯身上挂着一个重物,让重物下落,重物拉动灯中心的一根绳子,带动发电机发电。重力势能转化动能再转化为电能。每过30分钟重置一次重物。
发电的过程中,首先由人将重物举高,将人体储存的生物质能转化为重力势能。具有高效、清洁、节能的优点,不受地点、环境、天气等因素的影响,随时随地发电。
按照上述原理,本人也可以制作一个“弹力灯”,模拟机械表中的弹性钢片(发条)带动钟表指针转动的原理,让弹性钢片储存足够的弹性势能,然后让弹性钢片的弹性势能缓慢地释放出来,带动发电机发电,使LED灯发光。
实际上,上述二种灯都不能叫重力灯或弹力灯,因为,重物(弹性钢片)储存的不是重力势能或弹性势能,而是人体消耗的生物质能。应该以起始能量—-生物质能来命名,所以,应该叫“生物质能灯”,重力灯实际上是不存在的。