能量是什么意思

如题所述

能量是物理学的基本概念之一,不管是经典力学、相对论、量子力学,还是宇宙学,能量总是一个核心概念。

能量(energy)简称“能”,质量的时空分布可能变化程度的度量,用来表示物理系统做功的本领。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=MC²。

能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J)。在营养学中除了用焦耳(J)作为能量单位以外,有时也用卡路里(cal)作为能量单位,1卡路里约等于4.184焦耳。在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中也用电子伏特(eV)作为能量单位。

能量单位

能量是物质运动的一般量度。物质运动有多种形式,表现各异,但可互相转换,表明这些运动具有共性,有内在的统一的量度。能量以机械能、内能、电能、化学能等各种形式出现在不同的运动中,并通过作功、传热等方式进行转换。能量的单位有焦耳、卡路里、尔格、千瓦时、电子伏特(电子伏)等。

“能”在自然界中有多种存在形式。根据能量守恒定律,能量可以从一种形式转化为另一种形式。为了计算上的方便,对各种不同存在形式的“能”需要制定一个统一的单位,即焦耳(J)或(Cal)。

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第1个回答  2023-12-07
能量是指物质运动能力的量。
能量变化的原因
物质运动的基本形式有两种,一种是物质位移,另一种是物质自旋。因此,能量的基本形式也有两种,一种是位移能量,另一种是自旋能量。
【物质能量变化定律】物质膨胀时吸收能量,物质压缩时释放能量。(王静波2020)
气体膨胀是分子膨胀,化合物分解是原子膨胀,核裂变是粒子膨胀。物质膨胀后自旋角速度下降,需要吸收能量使自旋角速度达到平衡。
物质爆炸时所产生的能量是瞬时能量,爆炸后产生的物质还需要吸收能量,最终达到物质自旋角速度平衡。例如:核裂变产生爆炸能量,裂变后产生的粒子还需要吸收能量,最终达到粒子自旋角速度平衡。
能量计算公式
决定能量大小的因素是质量和运动速度,即质量越大、运动速度越快,其能量就越大。
能量可分为动量和动能。动量与动能的区别是计算公式不同,而计算的依据都是质量和速度。
任何形式的能量转化都是物质能量的转移,即能量从一种物质转移到另一种物质。
宇宙的总能量守恒。宇宙的总能量既不能增加,也不能减少,只能相互转化。例如:电动机在工作的时候,输入的电能不可能全部变成有用的机械动能,由于摩擦、电阻等的存在,有一部分电能还会变成无用的热能,但是不管转化成什么形式的能量,这些能量的总和,等于所消耗的电能。
能量守恒分为动量守恒和动能守恒。
【能量守恒和转化定律】能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体;在转化或转移的过程中,能量的总量不变。(德国迈尔1842)
能量的具体形式
物质的具体存在形式不同,其具体能量形式则不同。但任何形式的能量,归根到底都是物质的动能。例如:电能是电流的动能;光能是光子的动能;热能是微观物质的动能。
能量的具体形式分为:动能、热能、光能、化学能、电能、核能等。
1.动能是指运动物体所具有的能量。
【动能定律】动能等于物体质量乘速度平方的二分之一。(法国科里奥利1835)
2.热能是指微观物质所具有的能量。
摩擦生热是指宏观物质相互摩擦导致物体温度升高的物理现象。
摩擦生热的原因是宏观物质的动能转化成微观物质的动能。
1798年,美国的本杰明·汤姆逊用钻头加工炮管时,发现摩擦产生的热是“取之不尽”。用一个简直不能切削的钝钻头,在马匹的拖动下转动,过了2时45分,竟使18磅左右的水沸腾。
1799年,英国的汉弗里·戴维用钟表机件使放在真空中的两块冰相互摩擦,整个实验仪器都保持在-2℃以下,结果冰熔化了,得到的是2℃的水。
每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳(4千卡),脂肪每克为37.66千焦耳(9千卡),蛋白质每克为16.74千焦耳(4千卡) 热能的单位。
3.光能是指光子所产生的能量。
1800年,英国的赫歇尔发现,阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置温度计,位于红光外侧的那支温度计升温最快。这说明红外光更容易被物体吸收。
太阳持续不断地向地球辐射光能,其中30%的光能直接被反射到了太空,70%的光能变成热能、化学能、电能等。如果大气中的二氧化碳增多,就会降低地球对阳光的反射率,使全球变暖。地球获得的光能仅占太阳总辐射量的百亿分之一。
阳光持续加热并没有使地球表面平均温度持续上升,是因为地球接受的热量又被辐射到了太空。
4.电能是指电流所产生的能量。
1电子伏=1.60218×10-19焦。
【电热定律】电流通过导体所产生的热量与通过导体的电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。(英国焦耳1840)
电热公式:Q=I²Rt=IUt
5.化学能是指化学反应时吸收或释放的能量。
【化学热定律】结合反应时释放热量,分解反应时吸收热量。(王静波2020)
例如:氢气+氧气=水+热量
6. 核能是指核反应时吸收或释放的能量。
【核热定律】粒子膨胀时吸收能量,粒子压缩时释放能量。(王静波2020)
氢聚变成氦时释放能量,氦裂变成氢时吸收能量。
四个氢原子聚变成氦原子所释放的能量大约26.73兆电子伏。三个氦原子聚变成碳原子所释放的能量大约7.275兆电子伏。氢聚变时所释放的能量比氦聚变时所释放的能量大11倍。
1千克铀235的裂变能量相当于2500吨优质煤。
粒子的自旋速度远大于原子的自旋速度,所以核反应所释放的能量远大于化学反应所释放的能量。本回答被网友采纳
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