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物理必考过去几百年来许多人一直致力于发明一种永动机.包括伟大的科学家

更新时间:2024-01-13 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

过去几百年来许多人一直致力于发明一种永动机,包括伟大的科学家牛顿,但都以失败告终.近几年来,科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”:如果在较低温度时将它弯曲成某一形状,然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状,那么当降低到原来较低温度时,它就会自行恢复到低温时的形状.现用它制成如图所示的装置:在可绕圆心O转动的均匀轻质圆盘上,安装一个用形状记忆合金做成的螺旋圈,它们在温度低时收紧、温度高时放松.实验表明:当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时,只要给圆盘一个起始转动的力,圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来.这不就是一个可以不消耗能量的“永动机”吗?kes物理好资源网(原物理ok网)

(1)你认为上述装置是否可以看成一个“永动机”呢?为什么?kes物理好资源网(原物理ok网)

(2)根据上述形状记忆合金的特点,发挥你的想象力,提出一个应用形状记忆合金的设想.

试题答案

解:(1)由于能量的转化或转移具有方向性,如果不给它提供热水,消耗热能(或者如果热水变成了冷水),它也就不转了,因此永动机违背了能量守恒定律.kes物理好资源网(原物理ok网)

(2)可类比上述应用,用形状记忆合金制作一个“警示铃”,安装在电器内易发热的元件附近,但温度过高时记忆合金就恢复高温时的形状,断开电路;温度降低时,恢复低温时的形状,接通电路.或用记忆合金制做一个“窗帘开关”.白天温度升高时,记忆合金就恢复高温时的形状,拉开窗帘;夜晚温度降低时恢复低温时的形状,关闭窗帘.(本题属开放题,只要符合题意均可).kes物理好资源网(原物理ok网)

故答案为:(1)不可以,热水不可能一直维持一定的温度,如果要维持一定的温度,就必须消耗其他形式的能,因此,记忆合金盘的转动仍是由其他形式的能转化而来.kes物理好资源网(原物理ok网)

(2)用形状记忆合金制作一个“警示铃”,安装在电器内易发热的元件附近,但温度过高时记忆合金就恢复高温时的形状,断开电路;温度降低时,恢复低温时的形状,接通电路.或用记忆合金制做一个“窗帘开关”.白天温度升高时,记忆合金就恢复高温时的形状,拉开窗帘;夜晚温度降低时恢复低温时的形状,关闭窗帘.kes物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

自然界中的能量是守恒,它既不会消灭,也不会创生,但由于能量的转化或转移具有方向性(如水只能从高处流向低处;热量只能从高温物体传向低温物体),所以无法制造“永动机”.kes物理好资源网(原物理ok网)

根据形状记忆可用于设计因温度的高低变化而引起的现象中,如电路中合金位置的不同会改变用电器的断开或闭合.kes物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题的解题关键是知道能量在转化过程中具有方向性,同时转化过程中会有能量的损失,如果不补充能量,将不能永远循环.kes物理好资源网(原物理ok网)

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