什么是能量?

能量以不同的方式表现出来,并与生产工作的能力有关

活力

费德里科·贝卡里 (Federico Beccari) 在 Unsplash 中的形象

能量没有确切的定义,但在物理学中,它是一个极其重要的概念,表示产生功或执行动作的能力。这个词也用于其他科学领域,如生物学和化学。

能量在生活的所有领域都起着至关重要的作用,是物理学中最重要的量级。生物依靠能量生存并通过食物以化学能的形式获得能量。此外,生物体也从太阳获得能量。

节能总则

在物理学中,守恒一词是指不变的事物。这意味着方程中代表保守量的变量随着时间的推移是恒定的。此外,这个系统说能量不会丢失、形成或破坏:它只是转换。

能源单位

国际单位制定义的能量单位是焦耳 (J),其定义为牛顿力在 1 米位移处所做的功。但是,能量也可以用其他单位来描述:

  • 卡路里(石灰):是将一克水的温度从 14.5 摄氏度提高到 15.5 摄氏度所需的能量。一焦耳等于 0.24 卡路里;
  • 千瓦时 (kWh):通常用于测量电力消耗(1 kWh = 3.6 . 106 J);
  • 英热单位 (英国热量单位):英国热量单位 1 BTU = 252.2 卡路里;
  • 电子伏特 (eV):它是单个电子(电子)在真空(1 eV = 1.6 . 10–19 J)中被 1 伏电势差加速时获得的动能。

能源类型

能量是一个独特的量,但根据它的表现方式,它有不同的名称。了解物理学中的主要能量类型:

动能

动能与物体的运动状态有关。这种类型的能量取决于它的质量和速度模块。物体速度的模量越大,动​​能就越大。当物体静止时,即速度模为零,动能为零。

势能

势能与物体所处的位置或弹性系统的变形有关。在第一种情况下,势能称为重力势能,而在第二种情况下,称为弹性势能。

重力势能取决于被分析物体的点的质量、重力和高度。另一方面,弹性势能来自弹性常数和相关弹簧的变形。

机械能

机械能是可以通过力传递的能量。基本上可以理解为一个物体的动能和势能的总和。

在没有耗散力的情况下,机械能保持恒定,仅发生其动能和势能形式之间的转换。

热能

热能或内能被定义为与构成物质的微观元素相关的动能和势能的总和。构成物体的原子和分子具有平移、旋转和振动的随机运动。这种运动称为热搅动。系统热能的变化是通过功或热量发生的。

理论上,热能与亚原子粒子的运动程度有关。一个物体的温度越高,它的内能就越大。当温度较高的物体接触或温度较低的物体时,就会发生热传递。

电能是由亚原子粒子的电荷产生的能量。电荷在移动时会产生电流,从而产生我们所说的电。

光能或太阳能

光能由一系列可以被眼睛接收到的波形成。此外,它被植物感知,植物在光合作用过程中使用它。光线是电磁辐射的一种形式,到达我们的眼睛,撞击视网膜,并产生沿着神经传播到大脑的电信号。

它可以转化为热能或电能并应用于各种用途。利用太阳能的两种主要方式是发电和太阳能热水。为产生电能,使用两个系统:日光热系统,其中辐射首先转换为热能,然后再转换为电能;和光伏,其中太阳辐射直接转换为电能。

声能

声能通过空气传播,通过两个或多个物体之间的分子运动,产生声波。声波由分子压缩区域(分子靠近,压力较高)和分子稀疏区域(分子相距较远,压力较低)组成。当两个物体处于相反方向时,或者如果它们处于同一方向,速度不同,就会产生声音。

语音波和其他常见的声音是复杂的波,产生于许多不同的振动频率。到达耳朵后,声能转化为电信号,沿着神经传播到大脑,从而我们感知声音。

核能

核能是热核电站产生的能量。热核电站的工作原理是利用热量发电。热量来自铀原子核分裂成两部分,这一过程称为核裂变。

辐射广泛用于医学、X 射线、放射治疗,但它也与原子弹和核废料等负面影响有关。



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