能量是什么

时间:2022-07-05 11:03:29   作者:
能量的意义是什么?在科学中,能量通常被定义为做功或引起变化的能力。当工作发生时,某物移动或改变。在这些变化中,能量从一个地方移动到另一个地方或改变形式。能量可以以多种形式存在。一些能量是储存的和潜在的,而另一些是动能的和运动的。例如,热是一种动能,因为物质粒子在受热时进行振动运动,而核能是一种储存在原子核中的势能。


使用的能源


能量在整个宇宙中不断变化和转移。例如,太阳不断地以电磁(即光)和引力辐射的形式驱逐和传播能量。大部分的能量会离开太阳系进入星际空间。只有一小部分能量到达并影响地球,但所有这些能量都对地球上发生的过程负责。从植物将太阳能转化为动物食用的食物到天气系统和洋流,落到地球上的太阳能中微小的一部分在地球系统中被利用、转化和移动。能量在这些系统中被储存和移动,也被人类使用。

日常生活包含着不断的能量转移和转换。储存在食物中的能量转化为动能,在人体中进行观察、分析和影响日常生活中的物体。手机和闹钟中的电能被转换成声波中的能量,表明是时候起床了。

能源是日常使用的。在一些典型的日子的开始,电能被用于闹钟转换成声能。

闹钟转换成声能

食物中的化学能维持人们一整天的生活。

储存在汽油中的能量转化为轮胎的运动,在城市中运输能量和人。储存在煤、天然气、原子核、太阳辐射、风和水的运动中的能量都被用来提供电力和照亮城市。

从国际空间站俯瞰意大利的夜晚,电能转化为城市灯光。

城市灯光

从本质上讲,生命本身不过是能量的不断变化、运动、操纵和转换。
 

研究能源


对能量的研究被称为物理学,它包括研究光、运动、电、分子、引力和原子核中的能量。

能量可以用不同的度量单位来表示,这些度量单位表示不同形式的能量。国际通用的能量单位是焦耳(J),它是由1牛顿力作用1米的能量得来的。牛顿(N)是国际单位制单位,由使一千克物体以每秒一米的速度移动所需要的力推导而来。国际单位制能量随时间的单位是瓦特(w),也就是一焦耳每秒。储存在食物中的能量以千卡(kcal)来衡量,它等于使一千克水的温度升高一度所需的热量。这些单位通常用于经典力学和测量宏观宇宙中的能量。在以原子和亚原子粒子的尺度研究宇宙时,物理学家使用不同的单位来表示能量。

在原子物理和量子力学中进行观测时,能量是用不同的单位来测量的。电子伏特描述的是一个电子从静止的真空中开始在两点之间移动所获得的动能,电位差为一伏特。
 

类型的能源


物理学家倾向于使用交换测量作为能量变化的形式,但所有形式的能量都可以转化为所有其他形式的能量在一个或多个步骤。因此,能量的所有测量单位都可以转换成其他所有单位。所有形式的能量都可以分为两大类:动能或势能。
 

能源如何分类


能量可以根据其形式进行分类;具体来说,是在运动中还是在储存中,即动能还是势能。此外,能源可分为可再生能源和不可再生能源,这是衡量这类能源是否能够在人类生活和社会的范围内得到补充的一个标准。
 

动能


动能是运动物体因运动而拥有的能量。这种能量是由物体的质量或惯性,以及物体的速度来测量和决定的。动能以焦耳为单位等于物体质量的一半以千克为单位乘以物体速度的平方。这张图展示了重力势能(h)和动能(v)。

动能


势能


并非所有的能量都处于运动或活跃状态。能量也可以储存。势能是储存在物体中相对于其位置、弹性、电荷或化学键的能量,使物体具有引起变化的能力。例如,重力势能是由于物体在重力源上方的位置而存储在物体中的能量。如果一个物体被举在地球表面以上,它就有可能在运动中掉到地上。

重力势能=质量(kg) x重力加速度(m / s²)x高度(m),即:GPE = mgh。
 

可再生能源


可再生能源是指能够在人类生活和社会的相对环境中得到补充的能源。所有的能源在某种程度上都是可再生的,但与其他能源相比,有些能源更容易获得或补充得更快。可再生能源是指可以持续使用而不完全耗尽自然储量的能源。可再生能源自然恢复到环境中的速度比消耗它的速度要快。例如,捕捉风的动能被认为是可再生的,因为只要风存在,它就会一直由太阳驱动。储存在植物食物中的化学能是可再生的,因为作物可以相对较快地再生。

风力涡轮机捕获的是风能中的动能,而风能是一种可再生资源。
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