人接受到什么能量要傳遞出什么能量,達(dá)到某種平衡是什么定律

【專家解說】：　　能量是物質(zhì)運(yùn)動轉(zhuǎn)換的量度，簡稱“能”。世界萬物是不斷運(yùn)動的，在物質(zhì)的一切屬性中，運(yùn)動是最基本的屬性，其他屬性都是運(yùn)動的具體表現(xiàn)。能量是表征物理系統(tǒng)做功的本領(lǐng)的量度。 　　對應(yīng)于物質(zhì)的各種運(yùn)動形式，能量也有各種不同的形式，它們可以通過一定的方式互相轉(zhuǎn)換。 　　在機(jī)械運(yùn)動中表現(xiàn)為物體或體系整體的機(jī)械能，如動能、勢能、聲能等。在熱現(xiàn)象中表現(xiàn)為系統(tǒng)的內(nèi)能，它是系統(tǒng)內(nèi)各分子無規(guī)則運(yùn)動的動能、分子間相互作用的勢能、原子和原子核內(nèi)的能量的總和，但不包括系統(tǒng)整體運(yùn)動的機(jī)械能。對于熱運(yùn)動能（熱能），人們是通過它與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換而認(rèn)識的（見熱力學(xué)第一定律） 。 　　空間屬性是物質(zhì)運(yùn)動的廣延性體現(xiàn)；時間屬性是物質(zhì)運(yùn)動的持續(xù)性體現(xiàn)；引力屬性是物質(zhì)在運(yùn)動過程由于質(zhì)量分布不均所引起的相互作用的體現(xiàn)；電磁屬性是帶電粒子在運(yùn)動和變化過程中的外部表現(xiàn)，等等。物質(zhì)的運(yùn)動形式多種多樣，每一個具體的物質(zhì)運(yùn)動形式存在相應(yīng)的能量形式。 　　宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是動能；分子運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是熱能；原子運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是化學(xué)能；帶電粒子的定向運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是電能；光子運(yùn)動對應(yīng)的能量形式是光能，等等。除了這些，還有風(fēng)能、潮汐能等。當(dāng)運(yùn)動形式相同時，物體的運(yùn)動特性可以采用某些物理量或化學(xué)量來描述。物體的機(jī)械運(yùn)動可以用速度、加速度、動量等物理量來描述；電流可以用電流強(qiáng)度、電壓、功率等物理量來描述。但是，如果運(yùn)動形式不相同，物質(zhì)的運(yùn)動特性唯一可以相互描述和比較的物理量就是能量，能量是一切運(yùn)動著的物質(zhì)的共同特性。 　　因此可以對能量作出定義： 　　能量在古希臘語中意指“活動、操作”，是一個間接觀察的物理量，被視為某一個物理系統(tǒng)對其他的物理系統(tǒng)做功的能力。功被定義為力在物體沿力的方向發(fā)生位移的空間積累效應(yīng)，并且等于力與在力的方向上通過的位移的乘積。 　　一個物體所含的總能量奠基于其總質(zhì)量，能量同質(zhì)量一樣既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消滅。能量和質(zhì)量一樣都是標(biāo)量。在國際單位制中，能量的單位是焦耳，但有時使用其他單位如千瓦·時和千卡，這些也是功的單位。能量是用以衡量所有物質(zhì)運(yùn)動規(guī)模的統(tǒng)一量度。 　　A系統(tǒng)可以借由簡單的物質(zhì)轉(zhuǎn)移將能量傳遞到B系統(tǒng)中（因?yàn)槲镔|(zhì)的質(zhì)量等價于能量）。如果能量不是借由物質(zhì)轉(zhuǎn)移而傳遞能量，而是由其他方式傳遞，會使B系統(tǒng)產(chǎn)生變化，因?yàn)锳系統(tǒng)對B系統(tǒng)作功。功的效果如同一個力以一定的距離作用在接收能量的系統(tǒng)中。例如，A系統(tǒng)可以經(jīng)過電磁輻射到B系統(tǒng)，使吸收輻射能量的B系統(tǒng)內(nèi)部的粒子產(chǎn)生熱運(yùn)動。一個系統(tǒng)也可以通過碰撞傳遞能量，在這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內(nèi)受力并獲得運(yùn)動的能量，稱為動能。熱能的傳遞則可以由以上兩個方法產(chǎn)生：熱可以由輻射能轉(zhuǎn)移能量，或者直接由系統(tǒng)間粒子的碰撞而轉(zhuǎn)移動能。 　　能量可以不用表現(xiàn)為物質(zhì)、動能或是電磁能的方式而儲存在一個系統(tǒng)中。當(dāng)粒子在與其有相互作用的一個場中移動一段距離（需借由一個外力來移動），此粒子移動到這個場的新的位置所需的能量便被儲存了。當(dāng)然粒子必須借由外力才能保持在新位置上，否則其所處在的場會借由推或者是拉的方式讓粒子回到原來的狀態(tài)。這種借由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能（勢能）。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能（勢能）。 　　任何形式的能量可以轉(zhuǎn)換成另一種形式。舉例來說，當(dāng)物體在力場中自由移動到不同的位置時，位能可以轉(zhuǎn)化成動能。當(dāng)能量是屬于非熱能的形式時，它轉(zhuǎn)化成其他種類的能量的效率可以很高甚至是完美的轉(zhuǎn)換，包括電力或者新的物質(zhì)粒子的產(chǎn)生。然而如果是熱能的話，則在轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)時，就如同熱力學(xué)第二定律所描述的，總會有轉(zhuǎn)換效率的限制。 　　在所有能量轉(zhuǎn)換的過程中，總能量保持不變，原因在于總系統(tǒng)的能量是在各系統(tǒng)間做能量的轉(zhuǎn)移，當(dāng)從某個系統(tǒng)間損失能量，必定會有另一個系統(tǒng)得到這損失的能量，導(dǎo)致失去和獲得達(dá)成平衡，所以總能量不改變。這個能量守恒定律，是在19世紀(jì)初提出，并應(yīng)用于任何一個孤立系統(tǒng)。根據(jù)諾特定理，能量守恒是由于物理定律不會隨時間而改變所得到的自然結(jié)果。 　　雖然一個系統(tǒng)的總能量，不會隨時間改變，但其能量的值，可能會因?yàn)閰⒖枷刀兴煌?。例如一個坐在飛機(jī)里的乘客，相對于飛機(jī)其動能為零；但是相對于地球來說，動能卻不為零，也不能以單獨(dú)動量去與地球相比較。 　　能量是物理學(xué)的基本概念之一，從經(jīng)典力學(xué)到相對論、量子力學(xué)和宇宙學(xué)，能量總是一個核心概念。 　　在一般常用語或科普讀物中能量是指一個系統(tǒng)能夠釋放出來的、或者可以從中獲得的、可以相當(dāng)于做一定量的功。比如說1千克汽油含12千瓦小時能量，是指假如將1千克的汽油中的化學(xué)能全部施放出來的話可以做12KWh的功。 　　能量是物理學(xué)中描寫一個系統(tǒng)或一個過程的物理量。一個系統(tǒng)的能量可以被定義為從一個零能量的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為該系統(tǒng)現(xiàn)狀的功的總和。一個系統(tǒng)有多少能量在物理中并不是一個確定的值，它隨著對這個系統(tǒng)的描寫而變換。人體在生命活動過程中，一切生命活動都需要能量，如物質(zhì)代謝的合成反應(yīng)、肌肉收縮、腺體分泌等等。而這些能量主要來源于食物。動、植物性食物中所含的營養(yǎng)素可分為五大類：碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素，加上水為六大類。其中，碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)經(jīng)體內(nèi)氧化可釋放能量。三者統(tǒng)稱為“產(chǎn)能營養(yǎng)素”或“熱源物質(zhì)”。 　　能量守恒定律表明能量不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而能的總量保持不變。能量是標(biāo)量，不是矢量，沒有方向。至于正物質(zhì)與反物質(zhì)并不是說質(zhì)量有正負(fù)，而是原子核的電性相反，相遇后質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。任何運(yùn)動都需要能量。能量的形式有許多種，例如光能、聲能、熱能、電能，機(jī)械能、化學(xué)能、核能等。舉一個例子，觀察一個質(zhì)量為1Kg的固體的能量： 　　在經(jīng)典力學(xué)中，其能量就是從靜止加速到現(xiàn)有速度所作的功的總和。 　　在經(jīng)典熱學(xué)中，其能量就是從絕對零度加熱現(xiàn)有溫度所作的功的總和。 　　在物理化學(xué)中，其能量就是合成這個固體時對原料加入的功的總和。 　　在原子物理中，其能量就是從原子能為零的狀態(tài)對它做功達(dá)到現(xiàn)有狀態(tài)的功的總和。 　　還可以用相反的方法來定義這個固體所含的能量。舉兩個例子： 　　該固體的內(nèi)能是將它冷卻到絕對零度所釋放出來的功的總和。 　　該固體的原子能是將其結(jié)合能在原子核裂變或聚變反應(yīng)中釋放出來變成反應(yīng)產(chǎn)物的動能。 　　能量雖然是一個常用和基本的物理概念，同時也是一個抽象的物理概念。事實(shí)上，物理學(xué)家一直到19世紀(jì)中才真正理解能量概念，在此之前常常與力、動量等概念混淆。 　　能量有很多，比如： 　　化學(xué)能 　　物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化（化學(xué)反應(yīng)）時釋放或吸收的能量。如干電池和蓄電池的放電是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能；給電池充電則是電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能 。其本質(zhì)是原子的外層電子變動，導(dǎo)致電子結(jié)合能改變而放出的能量。正負(fù)電子對湮沒成光子，就是電子的靜能轉(zhuǎn)換成光子的能量 。 　　熱能 　　物質(zhì)內(nèi)部原子分子熱運(yùn)動的動能，溫度愈高的物質(zhì)所包含的熱能愈大。熱機(jī)是膨脹的水蒸氣把它的熱能變成了熱機(jī)的動能。 　　電能 　　正負(fù)電荷之間由于電力作用所具有的（電）勢能，可以用電場強(qiáng)度表達(dá)出來。真空中的電能密度（單位體積內(nèi)的電能）即電場能量密度w=E2/2；介質(zhì)中的電能密度w=E·D/2，式中D是電位移矢量，E是電場強(qiáng)度。電能的提取就是將電勢能變成帶電粒子的動能，如導(dǎo)體中的電流或加速器中的荷電粒子束。磁能是指磁場能，磁能密度w=H·B/2，式中H是磁場強(qiáng)度，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度。電能密度與磁能密度之和為電磁能密度（電磁場能量密度）w=(E·D+H·B)/2 。 　　輻射能 　　指光和電磁波的能量（光子的能量）。 　　核能 　　原子核內(nèi)核子的結(jié)合能，它可以在原子核裂變或聚變反應(yīng)中釋放出來變成反應(yīng)產(chǎn)物的動能 。根據(jù)狹義相對論，物體的質(zhì)量m和能量E之間存在著質(zhì)能關(guān)系E=mс2(с為真空中的光速)。因此，當(dāng)物體靜止時也具有能量。物質(zhì)的能量、質(zhì)量這二者是密切相關(guān)的。原子核的質(zhì)量比組成它的核子的總質(zhì)量小，即自由核子結(jié)合成原子核時有能量釋放出來，這能量稱為原子核的結(jié)合能。比結(jié)合能（原子核中平均每核子的結(jié)合能）低的重核裂變成比結(jié)合能高的較輕核，或幾個比結(jié)合能低的輕核聚合成一個比結(jié)合能高的較重核，所釋放的能量就是原子能。