牛顿第三运动定律(牛顿第一运动定律)

不意外，不意外。看看牛顿第三定律的反作用力是如何“撇除”压缩能量的。

@贺作秀@国科大@中国科学院理论物理研究所@中国工程院学报@国家能源信息平台@程俊杰70559097 @李永乐老师

1.取两个试管直立，中间放一个活塞，其中一个加载(活塞的接口有些凹陷)，放入热水中，使其内部空气体受热膨胀推动活塞向上做功。你会看到加载活塞的高度低于空载活塞的高度，剪切载荷越重，两个活塞之间的间隙越大。如果负载被移除或减少，活塞将反弹并上升。

证明了热机工质膨胀做功时，受负载的反作用力压缩其膨胀力，转化为等量的弹性压缩能，这种压缩能将与另一等量的支持工质膨胀的废热能共存。这三个因素与工作介质的总吸热之间的热功率关系如下

w扩张=w收缩=Q盈余=1/3Q总计

总q =w扩张+w收缩+Q盈余

这就是为什么目前热机和热电联产的效率大概在30%和60%左右，但随着余热的冷却，仍有30%左右的压缩能量损失。

2.用水流冲击或反冲两个不同重量的涡轮模型，调节水流，你会看到:

当水流或平时没有足够的势能时，可能无法启动重水涡轮，造成无效损失；

当水流充足时，涡轮正常运转；

水流逐渐减少，重型涡轮先下降，直至停止。

这说明涡轮自身的载荷和摩擦力会对水流产生一个启动反作用力，抵消其等势能的压缩，做功的大小与压缩能量成正比。两者之和就是水能的总量，其关系为:

功=E压力=1/2E总量

工作+E压力=E总压力

这就是现有水电站水能利用率只有不到50%的原因，另一半巨大的能量随着尾头被白白压缩流失。

3.用弹簧秤反复托起一个看似从细管中伸出来的装满水的硬塑料球。注意一下，你会看到:球虽然没有从地面做功，动量为零，但其内部变形通过弹簧张力使细管水位上升(或温度变化)，证明球吸收了可以被自身重力势逆转的(相等)张力。

累了，休息一下吧！

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