Question

【題目】科技館里有一種“水車”，其結構如圖所示，葉片是由高分子聚合材料制成的，特點是：在常溫下，葉片是平直的；在高溫下，其葉片可向一側彎曲。當把水車的下半部分放進熱水中時，水車可以不停地轉動起來，有人說這種“水車”是永動機，因為它沒有外部動力也能轉動，事實是這樣嗎？試加以說明。

Answer 1

【答案】該“水車”不是永動機，從能量的轉化角度來看，它是將內能轉化為機械能的裝置。熱水在推動葉片運動做功時，要消耗水的內能，水的溫度會逐漸降低，如果不及時補充能量，當水溫降至室溫時，“水車”就會停止轉動。

【解析】當“水車”的葉片浸在熱水中時，由于溫度升高，葉片向一側迅速彎曲，給熱水一個力。根據力的作用是相互的，熱水會對葉片施加一個反作用力，使“水車”轉動起來。當葉片轉出水面時，溫度下降，葉片又恢復成平直的狀態，這個過程不斷地進行就會使“水車”不停地轉動。可見該“水車”是利用水溫和室溫的溫度差使葉片發生形變而工作的，當水溫和室溫相同時該“水車”就會停止工作。