本部分內(nèi)容主要摘自教材,以通用問答的形式呈現(xiàn)。
問:什么是能量守恒定律?
答:嚴格來說動量守恒定律和能量守恒定律思維導(dǎo)圖,應(yīng)該稱為“能量轉(zhuǎn)化與守恒定律”。 內(nèi)容是:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失。 它只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式,或者從一個對象轉(zhuǎn)移。 對于另一個物體來說,其總量在變換或轉(zhuǎn)移過程中保持不變。
問:為什么能夠遵守法律是正確的?
答:這是根據(jù)大量事實總結(jié)出來的。 自從能量觀測法則建立以來,人們在任何情況下都沒有發(fā)現(xiàn)任何違反能量觀測法則的情況。 也就是說,這條定律只適用于目前已知物理學(xué)的所有領(lǐng)域,而且不排除有一天它不適用的可能性。 。
問:既然能量可以轉(zhuǎn)化為不同的形式,那么能量有哪些形式?
答:機械能(包括動能、重力勢能、彈性勢能,不包括電勢能)、內(nèi)能(熱學(xué)的內(nèi)容)、(學(xué)習(xí)電磁學(xué)時會討論)電能和電磁能(包括光能) )、(學(xué)習(xí)核能)核能(物理中會討論)和化學(xué)能(化學(xué)和生物中會提到)。
問:能舉一個能量相互轉(zhuǎn)化的例子嗎?
答:鉆木生火:將木頭的動能轉(zhuǎn)化為木頭的內(nèi)能,從而加熱木頭生火; 三峽大壩水力發(fā)電:將水的重力勢能轉(zhuǎn)化為水的動能,水帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn),從而將水的動能轉(zhuǎn)化為電能; 植物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲存在淀粉中; 燃燒植物時,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能; 核電站發(fā)電時,將鈾原料的核能轉(zhuǎn)化為熱能,使水升溫汽化成水蒸氣動量守恒定律和能量守恒定律思維導(dǎo)圖,從而驅(qū)動發(fā)電機運轉(zhuǎn),將水的動能轉(zhuǎn)化為水的動能。蒸氣轉(zhuǎn)化為電能。
問:如何理解“能量的轉(zhuǎn)化和傳遞是有方向性的”?
答:這個主要靠生活經(jīng)驗。 具體內(nèi)容在講熱力學(xué)第二定律時會詳細解釋。 簡單來說,我們舉個例子。 例如,如果將冰塊加入熱水中,熱能就會從水轉(zhuǎn)移到冰上,導(dǎo)致冰升溫甚至融化。 水會失去部分熱能而冷卻,但我們不會發(fā)現(xiàn)相反的情況:當(dāng)熱水遇到冰時,它會吸收冰的熱量而升溫,而冰塊則釋放熱量而冷卻向下。 這種現(xiàn)象從未發(fā)生過(而且我們認為不會發(fā)生)。 綜上所述,熱能在傳遞時總是從高溫物體傳遞到低溫物體,并且永遠不會逆轉(zhuǎn)。
補充:從能量守恒定律可知,第一類永動機(不需要任何動力或燃料,卻能連續(xù)對外做功的機器)無法制造; 從能量變換和傳遞的方向性可知,第二種永動機(講(熱力學(xué))),是無法制造的。
·機械能守恒定律(以下簡稱機械能守恒定律,非標準表述)
問:機制法則的內(nèi)容是什么?
答:當(dāng)只有重力作用時,物體的動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化,而機械能總量不變。 或者當(dāng)只有彈力起作用時,物體的動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)換,而機械能總量保持不變。 這個結(jié)論稱為機械能守恒定律。
——2019年7月29日
