能量守恆是什麼?

時間 2021-06-07 14:11:52

1樓:

直接跟他講:時間均勻性決定了能量守恆。

很抱歉,可能以前能量守恆還是個經驗定律,但是現在物理學已經可以嚴格證明能量守恆了。

2樓:湯圓偏振光

師傅可還行,科普角度來說推薦費恩曼物理學講義裡的關於能量守恆的比喻我們現在來考查能量守恆定律,它是物理學:最基本的定律之一。 有乙個事實,如果你願意的話,也可以說一條定律,支配著至今我們所知道的一切自然現象。

沒有發現這條定律有什麼例外——就我們所知,它是完全正確的。這條定律稱為能量守恆定律。它指出,在自然界所經歷的種種變化之中,有乙個稱之為能量的物理量是不變的。

那是乙個最抽象的概念,因為它是一種數學原理;說的是在某種情況發生時,有乙個數量是不變的。它並不是一種對機制或者具體事物的描寫,而只是一件奇怪的事實。起先我們可以計算某種數值,當我們看完了大自然耍弄的技巧表演後,再計算一次數值,其結果是;相同的。

(有點類似於在紅方格中的像,移動了幾步後——具體步驟並不清楚——它仍然在某個紅方格裡。我們這條定律就是這種型別的定律。)由於這是一種抽象的概念,我們將用乙個比喻來說明它的含義。

設想有乙個孩子,或許就叫他「淘氣的丹尼斯(Dennis)」,他有一堆積木,這些積木是絕對不會損壞的,也不能分成更小的東西。每一塊都和其餘的相同。讓我們假定他共有28塊積木。

每天早上他的母親把他連同28塊積木一起留在乙個房間裡。到了晚上,母親出於好奇心很仔細地點了積木的數目,於是發現了。二條關於現象的規律——無論丹尼斯怎樣玩積木,積木數日仍舊是28塊!

這種情況繼續了好兒天。直到有一天她發現,積木只有27塊了,但是稍許調查一下就發現在地毯下面還有一塊——為了確信積木的總數沒有改變,她必須到處留神。然而,某一天積木的數目看來有些變化,只有26塊了!

仔細的調查表明:窗戶已經開啟,再朝窗外一看,就發現了另外的兩塊積木。又有廣天,經過仔細的清點表明總共有30塊積木!

這使她相當驚愕, 以後才了解到布魯斯(Bruce)這個孩子曾帶著他的積木來玩過,並留了幾塊在丹尼斯的房間裡。自從丹尼斯的母親拿走了多餘的積木,把窗關上,並且不再讓布魯斯進來以後,一切都很正常,直到有一次,她清點時發現只有25塊積木。然而,在房間裡有乙個玩具箱,母親走過去開啟這個箱子,但是孩子大聲叫喊道:

「不,別開啟我的箱子,」不讓她開啟玩具箱。這時母親十分好奇,也比較機靈,她想出了一種辦法,她知道—塊積木重3英兩,有一次當她看到積木有28塊時曾經稱過箱子的重量為16英兩,這一次她想核對一下,就重新稱一下箱子的重量,然後減去16英兩,再除以3,於是就發現了以下的式子: *****(此處略去公式乙個)接著,又好像出現了某種新的偏差,但是仔細的研究又指出,浴缸裡的髒水的高度發生了變化,孩子正在把積木扔到水裡去,只是她看不見這些積木,因為水很混濁,不過在她的公式裡再添上一項她就可以查明在水中有幾塊積木。

由於水的高度原來是6英吋,每一塊積木會使水公升高1/4英吋,因而這個新的公式將是: *****(此處略去公式乙個)(4.2)在她這個複雜性逐漸增加的世界裡,她發現了—系列的項來表示計算積木的方法,這些積木藏在不准她去看的那些地方。

結果,她得出了乙個用於計算數量的複雜公式,無論孩子怎樣玩耍,這個量總是不變的。 這件事情和能量守恆有什麼相似的地方呢?抽象地說,必須從這個影象中除去的最顯著的一點就是,根本沒有積木。

在(4.1)及(4.2)中取走第一項,我們就會發現自己是在計算多少是有點抽象的東西。

上述比較的相似之處在於以下幾點。第一,當我們計算能量時,有時其中的一部分離開系統跑掉了,有時又有另一些能量進入這個系統。為了驗證能量的守恆,必須注意我們沒有把能量引入系統中或從系統中取走能量。

第二,能量有許多不同的形式,對每一種形式都有乙個公式。這些不同形式的能量是:重力勢能、動能、熱能、彈性能、電能、化學能、輻射能、核能、質能。

假如我們把表示這些能量的公式全都加在一起,那麼,除非有能量逸出或有其他能量加入,否則其總和是不會改變的。

以上摘自費恩曼物理學講義第一卷第四章

你可以將裡面的人物及其客體換成任何你想換的東西

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