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为什么能量是守恒的

时间: 小涛涛2 为什么

  说到能量守恒定律,相信大家都不会陌生,我们在物课中了解到,在力学中,能量都是平衡的,物体的运动和能量都是有着一定的规律的,那么大家知道为什么能量是守恒的吗?下面就和小编一块来了解一下能量守恒定律的原吧。

  为什么能量是守恒的?

  在一个力学体系里,能量守恒定律是可以推导出来的。例如在牛顿力学中,我们可以从牛顿第二定律推出系统能量的变化等于外力所做的功。如果总外力等于零,那么系统的能量就不变。不过,在力学、热学、电磁学描述的各种不同的系统中,都可以推导出能量守恒。这是不是一个惊人的巧合呢?1915年,德国数学家艾米&iddt;诺特告诉我们,这并不是一个巧合。能量守恒定律和力学体系的大部分细节都没有关系,而只是时间平移对称性的结果。如果一个物系统遵循的运动定律在过去、现在和将来都是一样的,系统中的能量就是守恒的。

  爱因斯坦的相对论,把能量和质量联系了起来,使得我们能够从&ld;物质不灭&rd;的角度来解能量守恒定律。一个孤立的质心静止的物体系的能量,在外部看来,完全等价于其静态质量。著名的爱因斯坦质能关系是:能量等于质量乘以光速的平方。当这个体系的质心做体运动时,总能量等于静态质量对应的能量乘以一个与速度有关的因子。有时我们又将总能量对应于运动质量,爱因斯坦关系也成立:总能量等于运动质量乘以光速平方。这样,能量守恒就可以说成是质量守恒。这个陈述与物质不灭的观概念最为接近。

  如果能量等于质量乘以光速平方,说明质量在一些情况下可以转换为纯粹的动能。例如,光的能量完全是动能,因为光的静止质量为零。质量转换为能量的最直接的例子是一对正负电子湮灭成一对光子,这样正负电子的静止能量完全转换为动能。而光子的能量又能为电子吸收转换为电子的动能‐‐在一个很大的体系中,很多电子的动量其实就是热能。这样,静止能量可以转换为热能,这正是核能源的本质。

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