能量守恒定律内容是什么
能量守恒定律 定律内容: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别的形式,或者从一 个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其 总量不变.
1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对 应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电 荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能 等等.
(2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热 是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中 的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内 能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转 化为内能等等”.这些实例说明了不同形式的能量 之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转
(3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增 加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量 减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和 增加量一定相等.
能量守恒的具体表达形式 保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统 能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体 表达为机械能守恒定律.热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守 恒的表达形式是热力学第一定律.相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互 转变.计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律 依然成立.历史上也称这种情况下的能量守恒定律 为质能守恒定律.
能量守恒定律的重要意义 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.人类对各种 能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等 的利用,都是通过能量转化来实现的.能量守恒定 律是人们认识自然和利用自然的有力武器.基本内容:热可以转变为功,功也可以转变为热; 消耗一定的功必产生一定的热,一定的热消失时,也必产生一定的功.
普遍的能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏 观过程中的具体表现.热力学的基本定律之一.
表征热力学系统能量的是内能.通过作功和传热,系统与外界交换能量,使内能有所变化.根据普遍 的能量守恒定律,系统由初态Ⅰ经过任意过程到达 终态Ⅱ后,内能的增量ΔU应等于在此过程中外界 对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差,即 UⅡ-UⅠ=ΔU=Q-A或Q=ΔU+A这就是热力学 第一定律的表达式.如果除作功、传热外,还有因 物质从外界进入系统而带入的能量Z,则应为ΔU= Q-A+Z.当然,上述ΔU、A、Q、Z均可正可 负.对于无限小过程,热力学第一定律的微分表达 式为
dQ=dU+dA因U是态函数,dU是全微分;Q、A dQ和dA只表示微小量并非全微分,用 符号d以示区别.又因ΔU或dU只涉及初、终态,只要求系统初、终态是平衡态,与中间状态是否平 衡态无关.
热力学第一定律的另一种表述是:第一类永动机是 不可能造成的.这是许多人幻想制造的能不断地作 功而无需任何燃料和动力的机器,是能够无中生 有、源源不断提供能量的机器.显然,第一类永动 机违背能量守恒定律.
两者的区别与联系:热力学第一定律是人类在长期的生产和科学实验中 总结出来的一条普遍规律,适用于一切热力学过 程.热力学第一定律表明,一切热力学过程都必须 服从能量守恒定律,因此热力学第一定律实际上是 包括热现象在内的能量转化与守恒定律.
质能方程E= mc²是否违背能量守恒定律?
不违背:质能方程用于计算物质所含的核能;高温物体放热,减少的是内能(分子的热运动减慢),质量不变,储存的核能也不变;能量守衡定律用于物质内能变化时的计算;质量守衡用于物体运动状态变化时的计算,不要混淆
霍金在《时间简史》序言中写道:“我朋友有建议我书中不要写公式,那样会吓跑至少一半读者,所以我考虑过不写,不过后来我还是决定写且仅写爱因斯坦的一个公式‘E=mc^2。’”这足见爱因斯坦的这个公式对相对论的巨大支撑,甚至是宇宙学说的根基!这是爱因斯坦很著名的公式,可不要知其然而不知其所以然,好好看看正文吧!
目录
质能方程的推导
质能方程:E=mc^2是否违背了质量守恒定律?
E=mc^2,其中E代表完全释放出来的能量,m代表质量,C代表光速 。
编辑本段
质能方程的推导
首先要认可狭义相对论的两个假设:1、任一光源所发之球状光在一切惯性参照系中的速度都各向同性总为c 2、所有惯性参考系内的物理定律都是相同的。
如果你的行走速度是v,你在一辆以速度u行驶的公车上,那么你当你与车同向走时,你对地的速度为u+v,反向时为u-v,你在车上过了1分钟,别人在地上也过了1分钟——这就是我们脑袋里的常识。也是物理学中著名的伽利略变换,整个经典力学的支柱。该理论认为空间是独立的,与在其中运动的各种物体无关,而时间是均匀流逝的,线性的,在任何观察者来看都是相同的。
而以上这个变换恰恰与狭义相对论的假设相矛盾。
事实上,在爱因斯坦提出狭义相对论之前,人们就观察到许多与常识不符的现象。物理学家洛伦兹为了修正将要倾倒的经典物理学大厦,提出了洛伦兹变换,但他并不能解释这种现象为何发生,只是根据当时的观察事实写出的经验公式——洛伦兹变换——而它却可以通过相对论的纯理论推导出来。
然后根据这个公式又可以推倒出质速关系,也就是时间会随速度增加而变慢,质量变大,长度减小。
一个物体的实际质量与其运动状态的关系可表示为:M=m/{1-√[(v/c)^2]} (M为实际质量,m为静止时质量)
当外力作用在静止质量为m0的自由质点上时,质点每经历位移ds,其动能的增量是dEk=F·ds,如果外力与位移同方向,则上式成为 dEk=Fds,设外力作用于质点的时间为dt,则质点在外力冲量Fdt作用下,其动量增量是dp=Fdt,考虑到v=ds/dt,有上两式相除,即得质点的速度表达式为v=dEk/dp,亦即 dEk=vd(mv)=(V^2)dm+mvdv,把爱因斯坦的质量随物体速度改变的公式平方,得(m^2)(c²-v²)=m0^2*c^2,对它微分求出:mvdv=(c^2-v^2)dm,代入上式得dEk=c^2*dm。上式说明,当质点的速度v增大时,其质量m和动能Ek都在增加,质量的增量dm和动能的增量dEk之间始终保持dEk=c^2*dm所示的量值上的正比关系。当v=0时,质量m=m0,动能Ek=0,据此,将上式积分,即得 ∫Ek0dEk=∫m0m c^2*dm(从m0积到m)Ek=mc^2-m0c^2
上式是相对论中的动能表达式。爱因斯坦在这里引入了经典力学中从未有过的独特见解,他把m0c^2叫做物体的静止能量,把mc^2叫做运动时的能量,我们分别用E0和E表示:E=mc^2 , E0=m0c^2
一、质能方程的三种表达形式
表达形式1:E0=m0c2
上式中的m0为物体的静止质量,m0c2为物体的静止能量.中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同,通常简写为
E=mc2.
表达形式2:E=mc2
随运动速度增大而增大的量.mc2为物体运动时的能量,即物体的静止能量和动能之和.
表达形式3:ΔE=Δmc2
上式中的Δm通常为物体静止质量的变化,即质量亏损.ΔE为物体静止能量的变化.实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式.这种表达形式最常用,也是学生最容易产生误解的表达形式.
二、物体的静止能量
物体的静止能量是它的总内能,包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能…….物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一,它指出,静止粒子内部仍然存在着运动.一定质量的粒子具有一定的内部运动能量,反过来,带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量.在基本粒子转化过程中,有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来,变为可以利用的动能.例如,当π0介子衰变为两个光子时,由于光子的静止质量为零而没有静止能量,所以,π0介子内部蕴藏着的全部静止能量
文章标题: 假设有一排无限长的多米诺骨牌,其运动过程是否违背了能量守恒定律
文章地址: http://www.xdqxjxc.cn/jingdianwenzhang/171477.html