為什么能量是守恒的
說到能量守恒定律,相信大家都不會陌生,我們在物課中了解到,在力學中,能量都是平衡的,物體的運動和能量都是有著一定的規律的,那么大家知道為什么能量是守恒的嗎?下面就和小編一塊來了解一下能量守恒定律的原吧。
在一個力學體系里,能量守恒定律是可以推導出來的。例如在牛頓力學中,我們可以從牛頓第二定律推出系統能量的變化等于外力所做的功。如果總外力等于零,那么系統的能量就不變。不過,在力學、熱學、電磁學描述的各種不同的系統中,都可以推導出能量守恒。這是不是一個驚人的巧合呢?1915年,德國數學家艾米&iddt;諾特告訴我們,這并不是一個巧合。能量守恒定律和力學體系的大部分細節都沒有關系,而只是時間平移對稱性的結果。如果一個物系統遵循的運動定律在過去、現在和將來都是一樣的,系統中的能量就是守恒的。
愛因斯坦的相對論,把能量和質量聯系了起來,使得我們能夠從&ld;物質不滅&rd;的角度來解能量守恒定律。一個孤立的質心靜止的物體系的能量,在外部看來,完全等價于其靜態質量。著名的愛因斯坦質能關系是:能量等于質量乘以光速的平方。當這個體系的質心做體運動時,總能量等于靜態質量對應的能量乘以一個與速度有關的因子。有時我們又將總能量對應于運動質量,愛因斯坦關系也成立:總能量等于運動質量乘以光速平方。這樣,能量守恒就可以說成是質量守恒。這個陳述與物質不滅的觀概念最為接近。
如果能量等于質量乘以光速平方,說明質量在一些情況下可以轉換為純粹的動能。例如,光的能量完全是動能,因為光的靜止質量為零。質量轉換為能量的最直接的例子是一對正負電子湮滅成一對光子,這樣正負電子的靜止能量完全轉換為動能。而光子的能量又能為電子吸收轉換為電子的動能‐‐在一個很大的體系中,很多電子的動量其實就是熱能。這樣,靜止能量可以轉換為熱能,這正是核能源的本質。