第414章 能量（一） (第2/2页)

物体在力场中自由移动到不同的位置时，位能可以转化成动能。当能量是属于非热能的形式时，它转化成其他种类的能量的效率可以很高甚至是完美的转换，包括电力或者新的物质粒子的产生。然而如果是热能的话，则在转换成另一种形态时，就如同热力学第二定律所描述的，总会有转换效率的限制。

    ??在所有能量转换的过程中，总能量保持不变，原因在于总系统的能量是在各系统间做能量的转移，当从某个系统间损失能量，必定会有另一个系统得到这损失的能量，导致失去和获得达成平衡，所以总能量不改变。

    ??虽然一个系统的总能量，不会随时间改变，但其能量的值，可能会因为参考系而有所不同。例如一个坐在飞机里的乘客，相对于飞机其动能为零；但是相对于地球来说，动能却不为零，也不能以单独动量去与地球相比较。

    ??根据动能定理，运动的物体如受到阻碍而减速直到停止以前，物体就会对障碍物做功。所作的功的量等于物体原有动能的量。因此可以说，动能是物体由于运动而具有的做功能力。例如高速飞行的枪弹具有动能，所以打到钢板上能对钢扳做功而穿入；捶到锻件上的铁锤具有动能，所以能对锻件做功而使它变形。

    ??物质发生化学变化（化学反应）时释放或吸收的能量。其本质是原子的外层电子变动，导致电子结合能改变而放出的能量。正负电子对湮没成光子，就是电子的静能转换成光子的能量。

    ??物质内部原子分子热运动的动能，温度愈高的物质所包含的热能愈大。热机是膨胀的水蒸气把它的热能变成了热机的动能。

    ??原子核内核子的结合能，它可以在原子核裂变或聚变反应中释放出来变成反应产物的动能。因此，当物体静止时也具有能量。物质的能量、质量这二者是密切相关的。原子核的质量比组成它的核子的总质量小，即自由核子结合成原子核时有能量释放出来，这能量称为原子核的结合能。比结合能（原子核中平均每核子的结合能）低的重核裂变成比结合能高的较轻核，或几个比结合能低的轻核聚合成一个比结合能高的较重核，所释放的能量就是原子能。

    ??人们根据大量实验确认了能量守恒定律，即不同形式能量之间相互转换时，其量值守恒。焦耳热功当量实验是早期确认能量守恒定律的有名实验，而后在宏观领域内建立了能量转换与守恒的热力学第一定律。康普顿效应确认能量守恒定律在微观世界仍然正确，后又逐步认识到能量守恒定律是由时间平移不变性决定的，从而使它成为物理学中的普遍定律（见对称性和守恒律）。在一个封闭的力学系统中，如果没有机械能与其他形式能量之间相互转换时，则机械能守恒。机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例。