能量守恒定律普遍性存在

能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。

能量守恒演示图

能量守恒定律内容

能量守恒定律: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。

(1)有外界能量的注入时,能量守恒定律可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。

(2)如果一个系统处于孤立环境,即不可能有能量或质量传入或传出系统。对于此情形,能量守恒定律表述为:孤立系统的总能量保持不变。可以是研究系统内部能量之间的相互转移或不同能量间的转化。

能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J)。在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中常用电子伏(eV)作为单位。

热力学第一定律

或许你还没有学到热学这本书,不过了解下热力学第一定律,对能量守恒定律的理解是有好处的。热力学第一定律的内容就是:物体内能的改变量,等于外界向物体传递的热量与所做的功之和,公式描述就是:ΔU=Q+W

我们在初中的时候就接触过,改变物体内能的两种方式,做功和热传递。初中是定性的描述,而上述公式,是定量的解析。

从上述公式,和初中对内能改变量的描述可以看出,热力学第一定律,本质上也是能力守恒定律。只不过,主要探究的是物体的内能。

能量守恒定律与机械能守恒定律

能量守恒定律比机械能守恒定律应用面更广阔。机械能守恒定律的前提条件是,只有重力或弹力做功。而针对能量封闭的系统而言,能量守恒定律是没有前提的。即,只会发生这个系统不同能量之间的相互转化,或者能量在不同物体间传递。

如果系统能量不封闭,即有外界的能量导入(比如外力做功的形式,比如光能辐射的形式,比如热量导入的方式等等),那么依然可以通过能量守恒来求解。此时的公式就是△E1=△E2。其中,△E1指的是有多少能量导入到系统中,△E2指的是系统各种能量的增量之和。

能量守恒定律应用面很广。虽然能量守恒定律是在高一物理力学中讲授的内容,不过这个定律广泛应用在静电场、电磁感应、热学、光学、原子物理学等章节中。

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参考文献http://gaozhongwuli.com/zongjie/b2/468726.html
文/王尚,北京西城物理教师,微信teacherws

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