能量守恒定律又叫热力学第肯定律,是指在一个封闭(孤立)系统的总能量维持不变。其中总能量一般说来已不再只不过动能与势能之和,而是静止能量(固有能量)、动能、势能三者的总量。
能量守恒定律的形成过程
能量既不可以被创造,也不可以被消灭。能量守恒是物质运动的常见规律之一。物质运动有各种不一样的形式,它们之间能相互转化。在转化前后,作为物质运动度量的能量,其总和不变。能量守恒的定义,在力学范围内早已为物理学家所证明。然而,这个守恒定义引伸到热能,则历程了二三百年之久。
对于热能,在历史上有过种种错误的认识。从18世纪到19世纪中叶,自然科学界长期被热质论所统治着。这种片面的理论觉得物质中存在着一种流体,称为热质。将温度差所引起的传热,视为热质从高温物体流向低温物体;而摩擦生热则觉得是热质释放的结果。这个理论与很多实验事实相矛盾。
1798年朗福德研制炮筒,察看到产生的热量与钻磨掉的金属屑的量不成比率,而且,假如用钝钻头继续进行钻磨,放出的热量几乎是无限的,这说明热质不可能是一种物质。将来又经过H.戴维、J.迈尔、H.亥姆霍兹等的工作,尤其是1840—1848年间J.焦耳所进行的热功当量实验,大家逐步认识到热质并没有。
热的传递或转化,与机械功及电功等的传递或转化一样,也是一种能量的传递或转化,而在传递或转化时,总能量恒定不变。如此,能量守恒就在常见的基础上被确认。
1860年,能量守恒定律“非常快成为全部自然科学的基石。尤其是在物理学中,每一种新的理论第一要检验它是不是跟能量守恒原理相符合。”但原理的发现者们只不过着重从量的守恒上去概括定律,未强调运动的转化。
直到二十世纪初,热力学中的一个要紧基本定义——热量仍沿用的18世纪的概念,这个概念是以热质说为基础的,在热力学大厦的基石中还有一块是不结实的。因此,1909年,C·喀喇氏对内能进行重新概念:“任何一个物体或物体系在平衡态有一个态函数U,叫做它的内能,当这个物体从第一态经过一个绝热过程到第二态后,它的内能的增加等于在过程中外面对它所做的功W。”
U——U=W,这样概念的内能与热量毫不有关,只与机械能和电磁能有关。这个时候,热力学第肯定律、热力学第二定律及整个热力学理论才抛弃热质说。
能量守恒定律如何计算
1、机械能守恒定律
内容:在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内,物体的动能Ek和势能Ep可以相互转化,但机械能维持不变。
公式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。
适用条件:只有重力或系统内弹力做功。
2、动量守恒定律
内容:一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量维持不变,这个结论叫做动量守恒定律。
公式:m1v1+m2v2+…=m1v1ˊ+m2v2ˊ+…,其中v1,v2…都是用途前同一时刻的瞬时速度,v1ˊ,v2ˊ都是用途后同一时刻的瞬时速度。
适用条件:一个系统不受外力或所受外力之和为零。