在人类的历史长河中，研究并制造永动机，曾让无数的科学家、发明家和民间奇人痴迷。
永动机可分为多种：
第一类永动机是指不从外界接收任何能量，却可以永远地对外做功的装置。由于违反了能量守恒定律，因而不可能实现。
第二类永动机是指不消耗任何能源，只需吸收周围环境（海水或大气）的热量，并源源不断对外输出动力的装置。由于违反了热力学第二定律，因而也不可能实现。
爱因斯坦曾感慨：“经典热力学给我以十分深刻的印象，它是仅有的具有普遍意义的物理理论。我确信在其基本概念所适用的范围内，它是绝不会被推翻的。”
永动机并不是看是否永远在“动”，而是看是否可以源源不断地对外输出机械能。
从1775年开始，法国科学院就已不再刊登关于永动机相关的论文，美国则是在1917年禁止颁发与此相关的专利。
海水在大气中的蒸发，是一个对外膨胀做功的过程，但是，由于这一过程与外界是在相同压力下进行，通过前面的热力学方程组可知，这部分功不能转化为对外输出的动力，因此，将其用于对外输出有用功也是不可行的。（此处暂将其称为第三类永动机，并解释了其不能实现的原理）。
那么问题来了：宇宙中的恒星与行星，无时无刻不在运动，地球公转的线速度约30km/s，地球赤道的自转线速度也有465m/s。由于地球质量大、转度快，如果能利用地球公转与自转的动能，并转化为可对外输出的动力，不比使用化石能源清洁很多吗？这不就可以彻底解决人类的能源问题了么？
这种利用地球自转或公转的动能转化为对外输出动力的机器，此处将其命名为“第四类永动机”。它既不违反能量守恒定律，也不违反热力学第二定律，原来的热力学方程组也没有解释，那么它为什么不能实现呢？
为了对这一问题进行解释，需要对原有的热力学方程组进行适当的补充。
实际上，工质的总能量除了热力学能U外，还应包括工质相对于参考系运动而具有的动能K。所以，在微元过程中，工质换热量δQ，除转化为工质的体积功δW外，还有一部分需转化为工质相对于参考系的宏观动能dK，剩余的部分才能转化为工质的热力学能dU。
由于参考系（地球）通常也是在运动的，若定义工质相对于太阳的速度为c，动量为I=mc，动能为K=1/2mc2，地球参考系相对于太阳的速度为c0，则原热力学方程组经过拓展与调整，可表示为：
方程组中方程一为考虑工质动能K变化时，热力学第一定律的微分表达式。
方程二为考虑工质动能K变化时，工质㶲的微分表达式。此式表明，若参考系的温度为T0，压力为p0，速度为c0，则相对于参考系，影响工质㶲（可转化为对外输出机械能的部分）变化的因素包括：工质与参考系的温度差（T－T0）、压力差（p－p0）和速度差（c－c0），而不仅仅是换热量δQ、体积功δW和动能dK的变化量。若对工质从T、p、c状态经过可逆过程，积分至与环境状态T0、p0、c0相同，其值为工质相对于参考系可输出的最大机械能。
由于人类生活在地球上，虽然地球以很高的速度c0运转，但是，因为人类总是同地球以相同的速度同步运转，不管地球速度多高，地球与人类并不存在速度差，高速转动的地球并不能使地球上的物质产生动能㶲，进而不能让这部分能量转化为设备对外输出有用功的能力。所以，利用地球转动的动能转化为对外输出动力的“第四类永动机”是不可能实现的。
