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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）即熱力學第一定律是指在一個封閉（孤立）系統的總能量保持不變。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：一個系統的總能量的改變只能等于傳入或者傳出該系統的能量的多少。總能量為系統的機械能、熱能及除熱能以外的任何內能形式的總和。

如果一個系統處于孤立環境，即不可能有能量或質量傳入或傳出系統。對于此情形，能量守恒定律表述為：“孤立系統的總能量保持不變。”

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，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

能量是物質運動轉換的量度，簡稱“能”。世界萬物是不斷運動的，在物質的一切屬性中，運動是最基本的屬性，其他屬性都是運動的具體表現。能量是表征物理系統做功的本領的量度。

能量（energy）是物質所具有的基本物理屬性之一，是物質運動的統一量度。

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、原子核物理學、粒子物理學等領域中常用電子伏（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；按照物質的不同運動形式分類，能量可分為機械能、化學能、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或化學反應而相互轉化。各種場也具有能量。

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

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

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

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

不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉化。

對應于物質的各種運動形式，能量有各種不同的形式。在機械運動中表現為物體或體系整體的機械能，如動能、勢能、聲能等。在熱現象中表現為系統的內能，它是系統內各分子無規運動的動能、分子間相互作用的勢能、原子和原子核內的能量的總和，但不包括系統整體運動的機械能。對于熱運動能（舊稱熱能），人們是通過它與機械能的相互轉換而認識的（見熱力學第一定律）。各種場也具有能量。

機械能、化學能、熱能、電（磁）能、輻射能、核能等不同類型的能量之間相互轉化的方式多種多樣。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變而來，如機械能–電能的轉變（水力發電）、核能–熱能–機械能–電能的轉變（核能發電）、化學能–電能的轉變（電池）等。