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能量
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虽然一个系统的总能量,不会随这时间改变,但其能量的值,可能会因为参考系而有所不同。例如一个坐在飞机里的乘客,相对于飞机其动能为零;但是相对于地球来说,动能却不为零,也不能以单独动量去与地球相比较。
== 能量的形式 ==
1961年,理查德·费曼在加州理工学院一个以大学生为对象的课程中,以如下的方式描述了能量的概念:
自1918年开始,我们知道能量守恒是能量的[[共轭物理量|共轭量]],时间,的平移对称所得到的数学上的自然结果。也就是说,能量之所以守恒是因为物理定律无法区别不同的时间瞬间所造成(见诺特定理)。
=== 能量与生命 ===
[[File:Energy and life.png|thumb|基本人体能量图]]
因为能量必须要守恒,且只要能被定义,连局部的能量也会守恒。别忘了能量在系统与相邻区域中的能量传输就是功。常见的例子就是机械功,考虑简单的情况,可以将方程式写成:
当没有其它能量传输在其中时,<math>E</math>代表所有传输的能量总合,<math>W</math>则代表系统内所作的功。
更普遍而言,能量传输可分为两类:
其中<math>Q</math>代表系统增加的热能。
一个开放系统要得到或损失能量有很多方式,比如在一个化学系统中,可加入各种含有不同化学能的物质到系统中以增加能量;上紧时钟的发条可以增加机械能,这些能都可以被增加到上述的方程式,它们都可被归类在“能量增加项(<math>E</math>)”("energy addition term <math>E</math>")中,<math>E</math>表示穿过部分或系统的表面积的任何形式的能量。除了上述这些,更多例子也可以被想像出来,比方说增加粒子流的动能到系统中或是加入[[雷射]]光的能量到系统中,在此不讨论加入的能量是作功还是热损。故可将方程式改写成:
其中E代表其他外加能量,不包含系统所做的功或是外加的热。
能量亦可从位能(<math>E_p</math>)传输成动能(<math>E_k</math>)再换回位能。这是因为能量守恒。在这类型的封闭系统里,能量不会增加或减少,因此初始的总能量和最终的总能量必定相同。它可被表示成:
由于<math>E_p = mgh</math>(质量乘以重力加速率乘以高度)和<math>E_k = \frac{1}{2} mv^2</math>(质量的一半乘以速率平方),能量总值可将二者加起来<math>E_p + E_k = E_{total}</math>求得。
=== 能量密度 ===
能量密度是用来表示在特定的系统或空间每单位体积的所储藏之有用的能量。对于燃料而言,每单位体积的能量是很有用的参数。在一些运用中,如比较氢气燃料和[[汽油]]的效率,氢气比汽油具有更高的比能(specific energy,单位质量的能量)。但即使在液态形式,氢的能量密度较低。
== 备注 ==
== 外部连结 ==
[[Category:基本物理概念]] [[Category:入门物理学]] [[Category:物理量]] [[Category:态函数]]
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