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能量守恒定律與能源ppt素材

能量守恒定律與能源ppt

簡介

能量守恒定律（energy conservation law）即熱力學(xué)第一定律是指在一個封閉（孤立）系統(tǒng)的總能量保持不變。其中總能量一般說來已不再只是動能與勢能之和，而是靜止能量（固有能量）、動能、勢能三者的總量。

能量守恒定律可以表述為：一個系統(tǒng)的總能量的改變只能等于傳入或者傳出該系統(tǒng)的能量的多少�？偰芰繛橄到y(tǒng)的機(jī)械能、熱能及除熱能以外的任何內(nèi)能形式的總和。

如果一個系統(tǒng)處于孤立環(huán)境，即不可能有能量或質(zhì)量傳入或傳出系統(tǒng)。對于此情形，能量守恒定律表述為：“孤立系統(tǒng)的總能量保持不變�！�

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。

能量定義

能量是物質(zhì)運(yùn)動轉(zhuǎn)換的量度，簡稱“能”。世界萬物是不斷運(yùn)動的，在物質(zhì)的一切屬性中，運(yùn)動是最基本的屬性，其他屬性都是運(yùn)動的具體表現(xiàn)。能量是表征物理系統(tǒng)做功的本領(lǐng)的量度。

能量（energy）是物質(zhì)所具有的基本物理屬性之一，是物質(zhì)運(yùn)動的統(tǒng)一量度。

能量的單位與功的單位相同，在國際單位制中是焦耳（J）。在原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、粒子物理學(xué)等領(lǐng)域中常用電子伏（eV）作為單位，1電子伏=1.602,18×10－19焦。物理領(lǐng)域，也用爾格（erg）作為能量單位，1爾格=10－7焦。

能量以多種不同的形式存在；按照物質(zhì)的不同運(yùn)動形式分類，能量可分為機(jī)械能、化學(xué)能、熱能、電能、輻射能、核能。這些不同形式的能量之間可以通過物理效應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)而相互轉(zhuǎn)化。各種場也具有能量。

能量的英文“energy”一字源于希臘語：ἐνέργεια，該字首次出現(xiàn)在公元前4世紀(jì)亞里士多德的作品中。伽利略時代已出現(xiàn)了“能量”的思想，但還沒有“能”這一術(shù)語。能量概念出自于17世紀(jì)萊布尼茨的“活力”想法，定義于一個物體質(zhì)量和其速度的平方的乘積，相當(dāng)于今天的動能的兩倍。為了解釋因摩擦而令速度減緩的現(xiàn)象，萊布尼茨的理論認(rèn)為熱能是由物體內(nèi)的組成物質(zhì)隨機(jī)運(yùn)動所構(gòu)成，而這種想法和牛頓一致，雖然這種觀念過了一個世紀(jì)后才被普遍接受。

能量（Energy）這個詞是T.楊于1807年在倫敦國王學(xué)院講自然哲學(xué)時引入的，針對當(dāng)時的“活力”或“上升力”的觀點(diǎn)，提出用“能量”這個詞表述，并和物體所作的功相聯(lián)系，但未引起重視，人們?nèi)哉J(rèn)為不同的運(yùn)動中蘊(yùn)藏著不同的力。1831年法國學(xué)者科里奧利又引進(jìn)了力做功的概念，并且在“活力”前加了1/2系數(shù)，稱為動能，通過積分給出了功與動能的聯(lián)系。1853年出現(xiàn)了“勢能”，1856年出現(xiàn)了“動能”這些術(shù)語。直到能量守恒定律被確認(rèn)后，人們才認(rèn)識到能量概念的重要意義和實用價值。

空間屬性是物質(zhì)運(yùn)動的廣延性體現(xiàn)；時間屬性是物質(zhì)運(yùn)動的持續(xù)性體現(xiàn)；引力屬性是物質(zhì)在運(yùn)動過程由于質(zhì)量分布不均所引起的相互作用的體現(xiàn)；電磁屬性是帶電粒子在運(yùn)動和變化過程中的外部表現(xiàn)，等等。物質(zhì)的運(yùn)動形式多種多樣，每一個具體的物質(zhì)運(yùn)動形式存在相應(yīng)的能量形式。

宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是動能；分子運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是熱能；原子運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是化學(xué)能；帶電粒子的定向運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是電能；光子運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是光能，等等。除了這些，還有風(fēng)能、潮汐能等。當(dāng)運(yùn)動形式相同時，物體的運(yùn)動特性可以采用某些物理量或化學(xué)量來描述。物體的機(jī)械運(yùn)動可以用速度、加速度、動量等物理量來描述；電流可以用電流強(qiáng)度、電壓、功率等物理量來描述。但是，如果運(yùn)動形式不相同，物質(zhì)的運(yùn)動特性唯一可以相互描述和比較的物理量就是能量，能量是一切運(yùn)動著的物質(zhì)的共同特性。

不同形式的能量之間可以通過物理效應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)而相互轉(zhuǎn)化。

對應(yīng)于物質(zhì)的各種運(yùn)動形式，能量有各種不同的形式。在機(jī)械運(yùn)動中表現(xiàn)為物體或體系整體的機(jī)械能，如動能、勢能、聲能等。在熱現(xiàn)象中表現(xiàn)為系統(tǒng)的內(nèi)能，它是系統(tǒng)內(nèi)各分子無規(guī)運(yùn)動的動能、分子間相互作用的勢能、原子和原子核內(nèi)的能量的總和，但不包括系統(tǒng)整體運(yùn)動的機(jī)械能。對于熱運(yùn)動能（舊稱熱能），人們是通過它與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換而認(rèn)識的（見熱力學(xué)第一定律）。各種場也具有能量。

機(jī)械能、化學(xué)能、熱能、電（磁）能、輻射能、核能等不同類型的能量之間相互轉(zhuǎn)化的方式多種多樣。例如，最常見的電能（交流電和電池）可以由多種其他形式的能量轉(zhuǎn)變而來，如機(jī)械能–電能的轉(zhuǎn)變（水力發(fā)電）、核能–熱能–機(jī)械能–電能的轉(zhuǎn)變（核能發(fā)電）、化學(xué)能–電能的轉(zhuǎn)變（電池）等。