如何理解能量守恒定律

1. 如何理解能量守恒定律

周文强教育演讲

2. 如何理解能量守恒定律？

若物体动能、势能均不变，机械能不变。正常是有两种方法：第一种是根据机械能守恒的条件来进行判断，其实就是分析物体或者是系统所承受的力，判断重力以外的力(无论是内力还是外力)是否对物体做功，假如重力以外的力对物体或者是系统做了功的话，那么物体或者是系统的机械能不守恒，反之机械能守恒。
重力势能、弹性势能以及动能全都称为机械能。还有一种就是根据能量的转化来进行判断，就是对于一个物体或者系统，分析是否只存在动能和重力势能(弹性势能)之间的相互转化。

3. 能量守恒定律是怎样得来的？

我们知道，“永动机”是不可能被发明出来的，因为它违反了能量守恒定律。
能量守恒定律是大自然的基本规律之一，那它又是怎样得来的呢？能量守恒定律是研究荒唐的“永动机”引出来的。这真是一件使人“哭笑不得”的趣事：荒唐的“永动机”好似“母亲”，她生下“儿子”能量守恒定律后，“儿子”就将“母亲”判处“死刑”。
原来，在“永动机”面前屡战屡败，屡败屡战，迫使人们重视研究“能”的本质和各种能的相互转化和数量关系。这是非常自然的，“永动机”就是把一种能转化为另一种能，并永远不断提供能的“机器”。
“永动机热”冷于1775年巴黎科学院作出停审“永动机”论文决定之时。大多数人终于开始了冷静地思考。
仅仅过了20多年，生于美国的本杰明·汤姆逊(1753～1814，他更广为人知的名字是到英国去之后受封的伦福德伯爵)在1798年就发现，钻削金属时产生的热能使水沸腾。第二年，英国戴维(1778～1829)也发现，在真空中用钟表机件带动两块冰互相摩擦可以使冰熔化为水。这把“‘热质’和‘燃素’一起埋在同一个坟墓中”的实验，显然已经将热能与机械能的转化联系在一起了。汤姆逊还由实验第一次提出了粗略的热功当量。接着在1800年意大利伏特发明电池后，人们又发现了电流的热、磁效应和其他电磁现象。这样，电、磁、热三种能之间关系的研究也开始了。此外，生物界也证明了动物维持体温和进行机械活动的能量与它摄取食物的化学能有关。这样，到了19世纪上半叶，人们已经初步认识到力、热、光、电、磁、化学能等各种能之间的转化和关联。
同时，这一时期小手工业向机械大工业过渡，各种动力设备的研究利用，促使人们从“永动机”不切合实际的幻想中摆脱出来，转而脚踏实地研究机器做功的能量来源和转换。
这样，由于“永动机”失败引出的教训，由于生产的实际需求对各种能的研究得到的成果，便奏响了发现能量守恒定律的序曲，接着便是19世纪上半叶能量守恒定律的创立和19世纪下半叶该定律得到公认。
这种由于人们的某个失误而导致另一成果诞生的现象，在科学史上并不鲜见。它给我们的有益启示是：自然界充满辩证法，我们不必为自己有时是难以避免的失误耿耿于怀。
能量守恒定律已被公认为真理。然而，真理是相对的且并非一成不变的。一些人认为，它是由大量实验得出的规律，而有些实验不能确立一个真理，因为没有严格的逻辑证明；特别是在微观领域，还需要更多的实验证实。因此，虽然至今人们尚未发现这一定律不成立或被修改的任何迹象，但如果有朝一日它被拓展、修改以致被推翻，我们丝毫也不应感到意外。1998年有人就宣称已发现在接近绝对零度时光速可以变得很慢，接着1999年就测出了光速可慢至17米／秒。这等于动摇了爱因斯坦狭义相对论赖以生存的两个原理之一——光速不变原理的基础。此外，1962年前后中国数学家华罗庚对狭义相对论的数学基础的研究、1960年马修斯和桑德奇等发现类星体，及其后对类星体的子源向外膨胀速度可达10倍光速的研究，都认为超光速可能存在。连“光速不变”都可能被否定或修改，那又有什么不可能呢？

4. 能量守恒定律

能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。能量守恒定律是指在一个封闭系统的总能量保持不变。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和，而是静止能量、动能、势能三者的总量。能量守恒定律可以表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。

能量的概括
能量是物质运动转换的量度，简称能。世界万物是不断运动的，在物质的一切属性中，运动是最基本的属性，其他属性都是运动的具体表现。能量是表征物理系统做功的本领的量度。能量是物质所具有的基本物理属性之一，是物质运动的统一量度。
能量以多种不同的形式存在，按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。各种场也具有能量。

5. 能量守恒定律

恒力对MN做的功，与安培力做的功相同，考察整个系统，恒力（外力）对系统做了功，系统能量必然增加，这个增加值就是电阻的热能。
如果考察安培力，就是考察的MN系统，而不包括这个电阻了。因为安培力是对MN说的，它产生的原因就是电流回路，换句话说，安培力做的功，对MN，是负功，对R是正功，如果把电阻纳入系统，这个力属于系统内部的力，不对系统做功。

6. 能量守恒定律

我原来也觉得你说的很有道理，但是我还是说明下，
1.2.这个磁铁和电荷都是类似的，我们知道空间存在电荷或者磁铁，就会有磁场和电场，而这是能量，根据爱因斯坦的质能守恒定律和相对论，我们一开始会想既然空间中存在磁场那么就有质量（场也是物质的一种），在无限的时间中场一直以光速向外传播，那么磁体或者是电荷的质量就不断减少，而这些传播出去的能量是无限的还是有极限的呢？如果是无限的那么能量（质能）守恒定律就错了，我们从点电荷和电流元出发来看这些场能，磁场和电场场强都是以r^2反比向外传播的，而能量是与场强的平方成正比的，于是能量和r^4成反比，我们做一个小小的积分发现这是有极限的。这个证明自己证。
3.消耗的电能耗散成热呢，某能量不做工是很正常的，而完全做工而不引起其他变化是不可能的（热力学第二定律）。
4.把这些能量都算作是物体本身的自能（包括质量，动能，在其他物体作用下的势能）也就是说这个空间到处分布着质量（爱因斯坦相对论）。只是不均匀罢了。
5.至于你说的那个举高的例子，这个将地球和物体看成是一个系统，本来这个系统的能量是质量加势能，万有引力是这个系统的内力，是不做工的，因为地球对物体做了多少功，物体就对地球做了多少功，而支持力是外力，这是做功的(判断做正功或者负功)，于是系统能量增加或者减少。这很正常。希望你能明白，所以能量守恒不准确准确的是质能守恒。不懂追问，自己再想想，建议去看些好点的物理书。

7. 能量守恒定律的解释

热力学第一定律的思想最初是由德国物理学家J.迈尔在实验的基础上于1842年提出来的。在此之后，英国物理学家J.焦耳做了大量实验，用各种不同方法求热功当量，所得的结果都是一致的。也就是说，热和功之间有一定的转换关系。以后经过精确实验测定得知1卡=4.184焦。1847年德意志科学家H.亥姆霍兹对热力学第一定律进行了严格的数学描述并明确指出：“能量守恒定律是普遍适用于一切自然现象的基本规律之一。” 到了1850年，在科学界已经得到公认。确认作为守恒量的能量的存在始于17世纪末，当时G.莱布尼茨观测到地球重力场中质点能量（mv2/2+mgh）守恒。焦耳从19世纪40年代起，确认热只是能量存在的一种形式，为热力学第一定律奠定了基础。1905年爱因斯坦把能量与物质的静止质量联系起来，给出了著名的质能关系式。为了解释β衰变过程中“消失掉”的那一部分能量，W.泡利提出，必然还有一种未被认识的粒子。后来E.费米把这种粒子命名为中微子，把那一部分“消失掉”的能量又找了回来。热力学第一定律确认：任何系统中存在单值的态函数——内能，孤立系统的内能恒定。一个物体的内能是当物体静止时，组成该物体的微观粒子无规则热运动动能以及它们之间的相互作用势能的总和。宏观定义内能的实验基础是，系统在相同初终态间所做的绝热功数值都相等，与路径无关。由此可见，绝热过程中外界对系统所做的功只与系统的某个函数在初终态之间的改变有关，与路径无关。这个态函数就是内能。它可通过系统对外界所做的绝热功As加以定义：U2－U1=－As，式中的负号表示对外做功为正功。功的单位是焦耳。在一个纯粹的热传递过程中，可用系统的内能改变来定义热量及其数值，即Q=U2－U1，这里定义系统吸热为正（Q大于0）。热量的单位也是焦耳。热量和功都是过程量，只当系统状态改变时它们才会出现，它们的数值不仅与过程的初终态有关，还与过程经历的路径有关。功和热量都是内能改变量的量度，说明它们之间应存在某种相当性，历史上把这种相当性的数值表示称为热功当量。热力学第一定律是能量守恒定律对非孤立系统的扩展。此时能量可以以功W或热量Q的形式传入或传出系统。阐述方式：1. 物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所作的功的总和。2. 系统在绝热状态时，功只取决于系统初始状态和结束状态的能量，与过程无关。3. 孤立系统的能量永远守恒。4. 系统经过绝热循环，其所做的功为零，因此第一类永动机是不可能的（即不消耗能量做功的机械）。5. 两个系统相互作用时，功具有唯一的数值，可以为正、负或零。

8. 能量守恒定律

首先广义上讲物理学中一切规律都是守恒的，能量守恒定律一定成立。
其次原子内部质子和电子都是处于非常稳定的状态，不会主动结合。
再次你所说的质子和电子结合生成中子包括中微子一般是当原子核发生聚变之后能量释放导致原子内部塌缩，才有可能发生碰撞。众所周知，要发生聚变是要外界提供巨大能量的。
也就是说你只有先提供巨大的能量，它才会发生你所说的反应，不违背能量守恒定律。