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能量（Energy）是指物质运动能力的量。 能量密度 能量密度是指单位质量的物质所含能量。物质的存在形式不同，其能量密度则不同。 按能量密度的变化规律分为：物态能、化学能、核能、粒子能。 【物态能定律】同等质量的物质，体积膨胀时吸收能量，体积压缩时释放能量。（王静波2020） 【化学能定律】结合反应时释放热量，分解反应时吸收热量。（王静波2020） 【核能定律】核聚变时释放能量，核裂变时吸收能量。（王静波2020） 【粒子能定律】光子凝聚成基本粒子时吸收能量，基本粒子衰变成光子时释放能量。（王静波2020） 总之，物质的某种变化释放能量，其逆变化必然吸收能量。 质量密度与能量密度的关系 质量密度越高，能量密度越高。 一般来说，同等质量的物质，粒子反应能量大约是化学反应能量的100万倍，核反应能量大约是化学能量的100倍。 【能量密度定律】能量密度与质量密度成正比。（王静波2020） 能量形式 物质的具体存在形式不同，其具体能量形式则不同。但任何形式的能量，归根到底都是物质的动能。例如：电能是电流的动能；光能是光子的动能；热能是微观物质的动能。 一个物体同时具有多种运动形式和能量，当改变某种运动形式，就会改变某种能量。 能量形式分为：基本能量、效果能量。 一、基本能量 物质运动的基本形式有两种，一种是物质位移，另一种是物质自旋。因此，能量的基本形式也有两种，一种是位移动能，另一种是自旋动能。 决定基本能量大小的要素是质量和速度，即质量越大、运动速度越快，能量就越大。 基本能量可分为动量和动能。动量与动能的区别是计算公式不同，而计算的依据都是质量和速度。 动能是指物体运动时所具有的能量。 【动能定律】物质动能等于质量乘速度平方的二分之一。（法国科里奥利1835） 动能公式：N=MS2/2 二、效果能量 效果能量是基本能量衍生出来的能量。 效果能量分为：热能、光能、电能、化学能、核能、粒子能等。 1.热能是指微观物质运动所具有的能量。 摩擦生热是指宏观物质相互摩擦导致物体温度升高的物理现象。 摩擦生热的原因是宏观物质的动能转化成微观物质的动能。 1798年，美国的本杰明·汤姆逊用钻头加工炮管时，发现摩擦产生的热是“取之不尽”。用一个简直不能切削的钝钻头，在马匹的拖动下转动，过了2时45分，竟使18磅左右的水沸腾。 1799年，英国的汉弗里·戴维用钟表机件使放在真空中的两块冰相互摩擦，整个实验仪器都保持在-２℃以下，结果冰熔化了，得到的是２℃的水。 每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦，脂肪每克为37.66千焦，蛋白质每克为16.74千焦。 2.光能是指光子运动所具有的能量。 1800年，英国的赫歇尔发现，阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置温度计，位于红光外侧的那支温度计升温最快。这说明红外光更容易被物体吸收。 太阳持续不断地向地球辐射光能，其中30%的光能直接被反射到了太空，70%的光能变成热能、化学能、电能等。如果大气中的二氧化碳增多，就会降低地球对阳光的反射率，使全球变暖。地球获得的光能仅占太阳总辐射量的百亿分之一。 阳光持续加热并没有使地球表面平均温度持续上升，是因为地球接受的热量又被辐射到了太空。 3.电能是指电流所具有的能量。 设速度S=5.927×105米/秒的电子能量为1eV。 【电热定律】电流通过导体所产生的热量与通过导体的电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。（英国焦耳1840） 电热公式：N=I²RT=IVT 4.化学能是指化学反应时吸收或释放的能量。 例如：氢气+氧气=水+能量 1千克氢气燃烧释放能量为142.5兆焦。 5.核能是指核反应时吸收或释放的能量。 质子和中子具有自旋动能，核聚变时，质子和中子的自旋速度减缓，释放能量；核裂变时，质子和中子的自旋速度增加，吸收能量。 6.粒子能是指粒子反应时吸收或释放的能量。 中子在原子核内稳定，在原子核外不稳定，自由中子的半衰期896秒，中子衰变释放其全部自旋动能。中子自旋动能为1皮焦。核反应产生的中子越多，释放的能量越大。 能量守恒 宇宙的总能量守恒。宇宙的总能量既不能增加，也不能减少，只能相互转化。例如：电动机在工作的时候，输入的电能不可能全部变成有用的机械动能，由于摩擦、电阻等的存在，有一部分电能还会变成无用的热能，但是不管转化成什么形式的能量，这些能量的总和等于所消耗的电能。 【能量守恒和转化定律】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其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体；在转化或转移的过程中，能量的总量不变。（德国迈尔1842） 能量守恒分为动量守恒和动能守恒。 物质释放能量的前提是它必须拥有能量，物质拥有的能量越多，可以释放的能量就越多；反之，物质的能量越低，可以吸收的能量就越多。 考察物体的能量必须明确参考系，参考系不同，能量则不同。例如：山上的石头，以地面为参考系动能为零；以地球自转轴为参考系具有自转动能；以太阳为参考系具有公转动能。 同一物体在不同参考系动能的作用力方向不同，不能形成合力。例如：地球自转动能与公转动能的作用力方向不同，不能形成合力。 |
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