你所說的三大守恒定理,應(yīng)當(dāng)是動量守恒定理和能量守恒定理以及角動量守恒定理。它們一起被稱為現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)中的三大基本守恒定理。最初它們是牛頓定理的結(jié)論,但后來發(fā)覺它們的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)廣于牛頓定理,是比牛頓定理更基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)規(guī)律,是時空性質(zhì)的反映。其中,動量守恒定理由空間平移不變性推出,能量守恒定理由時間平移不變性推出,而角動量守恒定理則由空間的旋轉(zhuǎn)對稱性推出。
動量守恒定理是自然界最普遍、最基本的規(guī)律之一。除了適用于宏觀物體的低速運動,也適用與微觀物體的高速運動。小到微觀粒子,大到宇宙天體,無論內(nèi)力是哪些性質(zhì)的力,只要滿足守恒條件,動量守恒定理總是適用的。
適用條件
1.系統(tǒng)不受外力或則所受合外力為零;
2.系統(tǒng)所受合外力似乎不為零,但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)小于外力時,如碰撞、爆炸等現(xiàn)象中,系統(tǒng)的動量可看成近似守恒;
3.系統(tǒng)總的來看不符合以上條件的任意一條,則系統(tǒng)的總動量不守恒。并且若系統(tǒng)在某一方向上符合以上條件的任意一條,則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。
注意:
(1)分辨內(nèi)力和外力
碰撞時兩個物體之間一定有互相斥力,屬于一個系統(tǒng)的兩個物體之間的力稱作內(nèi)力;
系統(tǒng)以外的物體施加的力,稱作外力。
(2)在總動量一定的情況下,每位物體的動量可以發(fā)生很大變化
能量守恒定理(條件:在一個封閉(孤立)系統(tǒng)的總能量保持不變)、動量守恒定理(條件:系統(tǒng)不受外力)、角動量守恒定理(條件:物體可作為質(zhì)點)。一、能量守恒定理能量守恒定理(law)即熱力學(xué)第一定理是指在一個封閉(孤立)系統(tǒng)的總能量保持不變。其中總能量通常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、勢能兩者的總數(shù)。能量守恒定理可以敘述為:一個系統(tǒng)的總能量的改變只能等于傳入或則傳出該系統(tǒng)的能量的多少。總能量為系統(tǒng)的機械能、熱能及除熱能以外的任何內(nèi)能方式的總和。二、動量守恒定理一個系統(tǒng)不受外力或合外力為零,該系統(tǒng)的動量保持不變。即Δp1=-Δp2適用范圍:1、系統(tǒng)不受外力2、系統(tǒng)受外力,但外力和為零3、系統(tǒng)受外力,但內(nèi)力遠(yuǎn)小于外力,如碰撞、爆炸4、系統(tǒng)受外力且合外力不為零,但某一方向上合外力為零,則該方向上動量守恒三、角動量守恒定理對于質(zhì)點,角動量定律可敘述為:質(zhì)點對固定點的角動量對時間的微商,等于作用于該質(zhì)點上的力對該點的轉(zhuǎn)矩。擴充資料1、重要意義能量守恒定理,是自然界最普遍、最重要的基本定理之一。從數(shù)學(xué)、化學(xué)到地質(zhì)、生物,大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部,只要有能量轉(zhuǎn)化,就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù),這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。人類對各類能量,如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的借助,都是通過能量轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)的。能量守恒定理是人們認(rèn)識自然和借助自然的有力裝備。2、定律的三種敘述永動機不能引起,能量的轉(zhuǎn)化和守恒定理及熱力學(xué)第一定理。這三種敘述在文獻(xiàn)中是這樣表述的:“熱力學(xué)第一定理就是能量守恒定理。”“根據(jù)能量守恒定理,……所謂永動機是一定造不成的。反過來,由永動機的造不成也可導(dǎo)入能量守恒定理。”這里不難看出,三種敘述是完全等價的。但筆者覺得,這些等價是現(xiàn)代人賦于它們的現(xiàn)代價值,若從歷史發(fā)展的角度來考查都會發(fā)覺,三種敘述另有它連續(xù)性的一面,但還有差別性的一面。
能量守恒定理——時間平移不變性動量守恒定理——空間平移不變性角動量守恒定理——空間各向同性三大守恒定理:能量守恒定理(包括機械能守恒定理)、動量守恒定理和角動量守恒定理。機械能守恒動能和勢能的總數(shù)守恒而能量守恒包括了所有的能量包括熱能等所以能量守恒的范圍比機械能守恒的范圍更加強機械能是能量的一種方式的表現(xiàn),機械能守恒也就是能量守恒的一種表現(xiàn)方式.能量守恒的使用范圍比機械能守恒的使用范圍大,但有時解決具體問題是使用具體的機械能可能抒發(fā)比較簡單.假如一個系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零,這么這個系統(tǒng)的總動量保持不變,這個推論稱作動量守恒定理。做一個類比可能比較好:動量守恒應(yīng)當(dāng)還是挺清楚的吧?這么對于一個系統(tǒng)若果沒有合外力的話就動量守恒了。這么對于一個系統(tǒng)若果沒有合扭矩的話就角動量守恒了。角動量守恒就是在轉(zhuǎn)動中的"動量守恒",對于星云收縮的話,個人覺得是不能單靠角動量守恒來解釋的。(不過對于星云來說,萬有引力對于她們的轉(zhuǎn)矩是零,所以角動量守恒。)
物理中的三大守恒
1、電荷守恒:電解質(zhì)氨水中,不論存在多少種離子,濾液總是呈電中性高中的角動量守恒是什么,即陰離子所帶負(fù)電荷總量一定等于陽離子所帶正電荷總量,也就是所謂的電荷守恒規(guī)律,如氨水中存在著如下關(guān)系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)
2、物料守恒:電解質(zhì)氨水中,因為個別離子才能酯化,離子種類增多高中的角動量守恒是什么,但個別關(guān)鍵性原子總是守恒的,如0.1mol/LK2S氨水中S2-、HS-都能酯化,故S元素以S2-、HS-、H2S三種方式存在,它們之間有如下守恒關(guān)系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=0.2mol/L
3、質(zhì)子守恒:在任何氨水中由水電離出的H+、OH-仍然相等,即氨水中H、O原子之比恒為2:1,故有:c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)
2三大守恒定理的規(guī)律
1、電子守恒電子守恒是指在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時,氧化劑得到的電子數(shù)定等于還原劑喪失的電子數(shù)。電子守恒法常用于氧化還原反應(yīng)的有關(guān)估算及電解過程中電極產(chǎn)物的有關(guān)估算等。借助電子守恒法解題的步驟:首先找出氧化劑、還原劑及其物質(zhì)的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量,之后按照電子守恒列舉方程。氧化劑的物質(zhì)的量X每摩爾氧化劑得電子數(shù)還原劑的物質(zhì)的量每摩爾還原劑失電子數(shù)即可解得。
2、元素守恒元素守恒,即物理反應(yīng)前后各元素的種類不變,各元素原子的個數(shù)不變,其物質(zhì)的量、質(zhì)量也不變。元素守恒是質(zhì)量守恒定理的具體彰顯。元素守恒法是巧妙地選擇反應(yīng)體系中仍然保持相等的某粒子,或以幾個連續(xù)的物理方程式前后某粒子(如原子、離子)的物質(zhì)的量保持不變(或某兩種粒子的個數(shù)比保持不變)作為解題的根據(jù)。用這些技巧估算只須要找到反應(yīng)起始和中止時粒子的對應(yīng)關(guān)系,即可通過簡單的守恒關(guān)系估算出結(jié)果。如金屬與硫酸反應(yīng),借助氮原子守恒,即氯化總物質(zhì)的量等于硫酸鹽中硫酸根離子及氮的氧化物的物質(zhì)的量之和。
3、電荷守恒的意思就是任一電中性的東西例如化合物、混合物、單質(zhì)、膠體等等,電荷的代數(shù)和為零,即正電荷總量與負(fù)電荷總量相等。電荷守恒還包括離子反應(yīng)前后離子所攜帶的電荷數(shù)目總量不變。
三大守恒定理是:能量守恒定理、動量守恒定理、角動量守恒定理。
一、能量守恒定理
能量守恒定理即熱力學(xué)第一定理是指在一個封閉系統(tǒng)的總能量保持不變。其中總能量通常說來已不再只是動能與勢能之和,而是靜止能量、動能、勢能兩者的總數(shù)。能量守恒定理可以敘述為:一個系統(tǒng)的總能量的改變只能等于傳入或則傳出該系統(tǒng)的能量的多少。總能量為系統(tǒng)的機械能、熱能及除熱能以外的任何內(nèi)能方式的總和。
二、動量守恒定理
一個系統(tǒng)不受外力或合外力為零,該系統(tǒng)的動量保持不變。即Δp1=-Δp2
三、角動量守恒定理
對于質(zhì)點,角動量定律可敘述為:質(zhì)點對固定點的角動量對時間的微商,等于作用于該質(zhì)點上的力對該點的扭矩。
擴充資料:
1、意義
能量守恒定理是自然界最普遍、最重要的基本定理之一。從數(shù)學(xué),物理到地質(zhì)學(xué),從生物學(xué),到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部,只要有能量轉(zhuǎn)換,它就一定違背能量守恒定理。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù),這一規(guī)律仍然發(fā)揮著重要作用。
各類能源的借助,如煤、石油等燃料,以及水電、風(fēng)能、核能,都是通過能量轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的。能量守恒定理是人們了解和借助自然的有力裝備。
2、定律的三種敘述
永動機不能導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)換和守恒和熱力學(xué)第一定理。這三種說法在文獻(xiàn)中描述如下:“熱力學(xué)第一定理是能量守恒定理。”“根據(jù)能量守恒定理……永動機是難以制造下來的。相反,造不出永動機也會造成能量守恒定理。”
如今,不難看出這三個敘述是完全等價的。但筆者覺得,這些對等是現(xiàn)代人賦于她們的現(xiàn)代價值,倘若從歷史發(fā)展的角度考察,都會發(fā)覺,三種表現(xiàn)都有其連續(xù)性的另一面,但仍有差別的一面。