能量守恒定律 - 定义

能量守恒定律

能量守恒定律指出自然界的一切物质都具有能量，能量既不能创造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变。

能量守恒定律 - 解释

能量守恒定律对坐标变换

能量在量方面的变化，遵循自然界最普遍、最基本的规律，即能量守恒定律。能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量。例如，煤燃烧后放出热量，可以用来取暖；可以用来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，推动汽轮发电机转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或热能等。又如太阳能，可以通过聚热气加热水，也可以产生蒸汽用以发电；还可以通过太阳能电池直接将太阳能转换为电能。当然，这些转换都遵循能量守恒定律。

能量守恒定律 - 内容

能量守恒定律对坐标变换

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。能量守恒定律如今被人们普遍认同，但是并没有严格证明。

（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。

(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。

能量守恒定律 - 表达形式

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。

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。

在相对论里，能量守恒定律不成立，它将总能量守恒偷改为了能量守恒定律，总能量守恒是：总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化,能量能够转换，从一种形态转变成另一种形态，系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量，它允许能量之间出现不等量。

能量守恒定律 - 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。“能量的转化和守恒定律”的三种表述反映了人类认识这一自然规律的历程。这三种表述一种比一种更深刻，一种比一种更接近客观真理。人类正是这样一步一步地认识物质世界的。

能量守恒定律 - 综述

如果系统存在着非保守性内力，并且这种非保守性内力（例如摩擦力）作负功，则系统的机械能将减少。但是大量事实证明，在机械能减少的同时，必然有其他形式的能量增加。例如，因克服摩擦力作功而机械能减少时，必然有热产生，"热"也是一种能量，即所谓"热能"。不过，它是一种超出机械能范围的另一种形式的能量。而且大量实验事实证明，在外力不作功的条件下，系统的机械能和其他形式的能量之总和仍是一恒量。这就是说，在自然界中，任何系统都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体（或系统），在转换和传递的过程中，能量不会消失，也不能创造。这一结论称为能量守恒定律。

能量守恒定律是在概括了无数实验事实的基础上建立起来的。它是物理学中最具有普遍性的定律之一。也是整个自然界都服从的普遍规律。

能量守恒定律能使我们更深刻地理解功的意义。按能量守恒定律，一个物体或系统的能量变化时，必然有另一个物体或系统的能量同时也发生变化。所以，当外界用作功的方式（以后在热力学中将看到，也可以用传递热量等其他方式）使一个系统的能量变化时，其实质是这个系统和另一个系统（指外界）之间发生了能量的交换，而所交换的能量在数量上就等于功（或传递的热量等）。因此，从本质上说，作功是能量交换或转化的一种形式；从数量上说，功是能量交换或转化的一种量度。还可以说，功率是单位时间内能量转换的量度。

这里还应该指出，我们不能把功和能看作是等同的。我们说过，功是一个过程量，它总是和能量变化或交换的过程相联系的；而能量只决定于系统的状态，系统在一定状态时，就具有一定的能量，所以，能量是一种状态量。例如，对一个在重力场中运动的物体，当它在一定的运动状态（在一定位置，具有一定的速度）时，它就具有一定量值的机械能（动能和重力势能）。所以我们说，能量是系统状态的单值函数。

能量守恒定律 - 能量守恒定律公式

　　1.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol;分子直径数量级10-10米

　　2.油膜法测分子直径d=V/s{V:单分子油膜的体积(m3)，S:油膜表面积(m)2｝

　　3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。

　　4.分子间的引力和斥力(1)r10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈0

　　5.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，W:外界对物体做的正功(J)，Q:物体吸收的热量(J)，ΔU:增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝

　　6.热力学第二定律

　　克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化(热传导的方向性);

　　开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝

　　7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-273.15摄氏度(热力学零度)｝

　　注:

　　(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈;

　　(2)温度是分子平均动能的标志;

　　(3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快;

　　(4)分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小;

　　(5)气体膨胀,外界对气体做负功W<0;温度升高，内能增大ΔU>0;吸收热量，Q>0

　　(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零;

　　(7)r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离;

　　(8)其它相关内容：能的转化和定恒定律〔见第二册P41〕/能源的开发与利用、环保〔见第二册P47〕/物体的内能、分子的动能、分子势能〔见第二册P47〕。