目錄 能量在量方面的變化,遵循自然界最普遍、最基本的規律,即能量守恆 定律。
能量守恆 定律是在5個國傢、由各種不同職業的10餘位科學家從不同側面各自獨立發現的。其中邁爾、焦耳、亥姆霍茲是主要貢獻者。邁爾是德國醫生,從新陳代謝的研究中得出,1842年,邁爾發表了題為《論無機界的力》的論文,進一步表達了物理化學過程中能量守恆 的思想。焦耳是英國物理學家,1843年,他鑽研並測定了熱能和機械功之間的當量關係。1847年,他做了迄今認為確定熱功當量的最好實驗。此後不斷改進實驗方法,直到1878年還有測量結果的報告,精確的實驗結果為能量守恆 定律的確立,提供了無可置疑的實驗證據。亥姆霍茲是德國物理學家、生理學家,於1847年出版了《論力的守恆》一書,給出了對不同形式的能的數學表示式,並研究了它們之間相互轉化的情況,從而這部著作成了能量守恆 定律論證方面影響較大的一篇歷史性文獻。該定律發現的過程中,除了上述3位外,還有法國卡諾、德國莫爾、法國塞甘、瑞士赫斯、德國霍耳茲曼、英國格羅夫、丹麥柯耳丁以及法國伊倫,都曾獨立地發表過有關能量守恆 方面的論文,對能量守恆 定律的發現作出了貢獻。
能量守恆 定律:能量既不會消滅,也不會創生,它衹會從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變.
能源在一定條件下可以轉換成人們所需要的各種形式的能量。例如,煤燃燒後放出熱量,可以用來取暖;可以用來生産蒸汽,推動蒸汽機轉換為機械能,推動汽輪發電機轉變為電能。電能又可以通過電動機、電燈或其它用電器轉換為機械能、光能或熱能等。又如太陽能,可以通過聚熱氣加熱水,也可以産生蒸汽用以發電;還可以通過太陽能電池直接將太陽能轉換為電能。當然,這些轉換都遵循能量守恆 定律。
在英文中,能量守恆 被稱為:Energy Conservation
能量守恆 的具體表達形式
保守力學係統:在衹有保守力做功的情況下,係統能量表現為機械能(動能和位能),能量守恆 具體表達為機械能守恆定律。
熱力學係統:能量表達為內能,熱量和功,能量守恆 的表達形式是熱力學第一定律。
相對論力學:在相對論裏,質量和能量可以相互轉變。計及質量改變帶來能量變化,能量守恆 定律依然成立。歷史上也稱這種情況下的能量守恆 定律為質能守恆定律。
能量守恆 是符合時間平移對稱性的,這也就是說能量守恆 定律的適用是不受時間限製的,舉個例子比如說切割磁感綫的閉合綫圈在動能損失時增加了其的焦耳內能,這是符合能量守恆 定律的,而這個過程即使推後幾天也是成立的。
自然科學中最基本的定律之一。它科學地闡明了運動不滅的觀點。它可表述為:在孤立係統中,能量從一種形式轉換成另一種形式,從一個物體傳遞到另一個物體,在轉換和傳遞的過程中,各種形式、各個物體的能量的總和保持不變。整個自然界也可看成一個孤立係統,而表述為自然界中能量可不斷轉換和傳遞,但總量保持不變。
從18世紀末到20世紀40年代,6個國傢的10多位科學家從不同角度或否定熱質說或獨立地提出了能量守恆 觀點。俄國化學家蓋斯於1836年發現,任何一個化學反應,不論是一步完成,還是幾步完成,放出的總熱量相同,即證明了能量在化學反應中是守恆的,被認為是能量守恆 定律的先驅。德國醫生J.R.邁爾在荷蘭遠航東印度船中任船醫時,在熱帶地區看到海員靜脈中的血紅於在歐洲時,他聯繫到L.A.拉瓦錫的燃燒理論,認為機體需熱量小,食物氧化過程減弱,靜脈血中留下較多的氧,從而想到食物中化學能與熱能的等效性。又從海員談話中聽到海水在暴風雨中較熱,想到熱和機械運動的等效性,1841和1842年連續寫出論自然力(即能)守恆的論文,並從空氣的定壓和定容比熱之比,推算出熱功當量為1卡等於365剋力·米,因此邁爾是公認的第一個提出能量守恆 並計算出熱功當量的人。J.P.焦耳是英國的酒商和業餘的物理學家,從1837年開始研究電流産生熱量,以後又用多種機械裝置反復測定熱功當量,一直工作到1878年,終於精確地測定了熱功當量值(他用的是英製,換算後為4.51焦/卡),和現代值很近,從而為能量守恆 奠定了鞏固的實驗基礎,因此也被公認為發現人之一。德國生理學家H.von亥姆霍茲在不瞭解邁爾和焦耳的研究情況下,從永動機不可能出發,思考自然界不同的力(即能)間的相互關係。在專著《力的守恆》中提到張力(今稱勢能)和活力(即動能)的轉換,還深刻地闡明熱的本質:“被稱為熱的量的,一部分是指熱運動活力的量,另一部分是指原子之間張力的量。這些張力在原子的排列發生變化時能引起熱運動,第一部分相當於稱之為自由熱的部分,第二部分相當於稱之為潛熱的部分。”他還分析了在電、磁和生物機體中的力的守恆問題。儘管他係統地完整地綜合了能量守恆 理論,他仍把發現定律的優先權讓給邁爾和焦耳。此外,還有好幾位科學家對這條定律做出貢獻,但這條揭示力、熱、電、化學等各種運動間的統一性、使物理學融為一體的重要定律,在誕生初期卻受到重重阻撓。英國皇傢學會曾拒絶宣讀焦耳的論文,德國主要物理學雜志主編J.C.波根多夫以含有思辨內容為由曾先後拒絶發表邁爾和亥姆霍茲的論文,使得他們不得不以小册子形式自費出版論文。
20世紀,根據A.愛因斯坦的狹義相對論,能量有新的涵義,高速運動的粒子的能量表示式也和宏觀、低速運動的物體的表示式有根本差別。實驗證明,康普頓效應等高速粒子碰撞現象完全符合能量守恆 ,而且還能根據這條定律預言在β衰變中出現的新粒子——中微子,因此這條從宏觀物理現象總結出來的基本定律完全符合微觀粒子的運動,確保了它在自然科學中的重要地位。已知道它是和時間平移對稱性相關聯的,並和三個方向上的動量守恆,組成了四維空間的守恆關係。 : Du Liangshouheng n.: the conservation of energy, conservation of energy, energy conservation, the conservation of energy, ie the principle that the total quantity of energy in the universe never varies 能量守恆律 總能量守恆 能量守恆定律 能量守恆原理 能量守恆的角度 礦井通風能量守恆 方程 能量守恆與轉化定律