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什么是能量(能量的本质是什么?)

什么是能量(能量的本质是什么?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议

本文目录

  • 1、能量的本质是什么?
  • 2、什么是能量?能量怎样转化为物质?
  • 3、什么是正能量?什么是负能量?
  • 4、能量的本质是什么?宇宙能量从何而来?
  • 5、能量在物理学中最确切的定义是什么?最好不要拿做功的本领之类的答案来糊弄我?
  • 6、能量的本质是什么?人类未来能否实现可控核聚变?
  • 7、普通人如何做到正能量?正能量的定义是什么?
  • 8、什么是“能量”?
  • 正文

    1、能量的本质是什么?

    我们都知道一个概念:能量。用日光灯,需要电能;开汽车,需要石油做化学能;动物能够活动,因为具有生物能。那么能量到底是哪里来的呢?

    我们不妨从常见的电能来解释一下能量的来源。我们的家用电是由发电厂发出来的。发电厂为了发电,必须使得发电机转动起来。使发电机转动起来,必须消耗其他能量。

    我们首先看火力发电。

    火力发电机的基本原理是:燃烧煤粉将水变为高压蒸汽,通过高压蒸汽推动汽轮机,汽轮机转动带动发电机转动,于是就可以产生电能。在这个过程中,煤的化学能被燃烧消耗,转化为电能。

    煤的化学能是哪里来的呢?煤和石油是千百年前动植物尸体在一定条件下形成的,详细的说,动植物死亡后,尸体沉积在地下,如果微生物分解尸体的速度没有沉积速度快,动植物尸体就会越来越多。在一定条件下,这些尸体中的有机物就会发生变化,经过相当长的时间,这些有机物就会变成煤和石油。所以,煤和石油的化学能量是从遥远古代的生物能转化而来的。

    那么,生物的能量又是哪来的呢?我们知道,食肉动物吃食草动物,食草动物吃植物,这就是食物链。食物链的上级消耗者的生物能(食肉动物)来源于下级能量消耗者(食草动物)和生产者(植物)。也就是说,动植物的生物能本质上来源于植物。

    那么,植物的能量是哪来的呢?除了例如蘑菇等依靠腐殖质生活的植物之外,大部分植物都有叶绿素。叶绿素可以进行光合作用。所谓光合作用,就是通过太阳能,将空气中的二氧化碳和吸收的水分转化成有机物,同时释放氧气的过程。在这个过程中,植物的生物能变多,看似产生了能量,所以称为生产者。但是实际上,植物必须利用太阳能完成这个过程。所以依然是能量的转化: 把太阳能转化为了有机物的能量,或者称为生物能。

    我们继续想,太阳能又是哪里来的呢?

    太阳是一个大火球,每时每刻都在释放着巨大的能量。太阳之所以能发光发热,是因为太阳内部有大量的氢元素。氢原子是自然界最小的原子,原子核中只有一个质子,原子核外有一个电子。但是,氢原子核里的中子个数可以不同,据此可以把氢元素分为三种同位素,分别是有没有中子的氕、一个中子的氘、两个中子的氚。

    在极高的温度下,氘和氚原子核可以发生聚变反应,生成一个氦原子核和一个中子,同时释放巨大的能量。这个能量就通过辐射的形式散发到宇宙中。

    所以,太阳能来源于太阳内部的核聚变反应-核能。

    核能是哪里来的?这个问题人们还没有理解。因为在大爆炸之初,核能就存在于宇宙之中了。而大爆炸之前的事,科学家们还没有任何头绪。

    总结起来,火力发电的能量转化过程是太阳核能通过聚变转化为光能,光能通过光合作用转化为植物的生物能,植物生物能通过食物链布满生物圈,生物能通过一定的环境形成煤的化学能,化学能通过燃烧加热蒸汽推动发电机,发电机就把这种能量转化为电能。

    如果我们用水电站发电,能量又是哪来的呢?

    要利用水能发电,首先要在有山脉的地区建设水坝,让水形成落差。然后,水由于受到重力作用向下运动时,可以推动水轮机转动, 这样发电机就可以工作了。水由于在高处可以向下流动带动发电机,我们就说高处的水具有能量,这种能量称为重力势能。水电站是把水的重力势能转化为电能。

    水从高处到达低处之后,重力势能减小,高山上流下来的水汇集到一块,会流到大海中去。那么,高山上的水为什么不会流干呢?这又涉及到自然界水的循环。

    由于太阳的照射,海洋水可以蒸发,升到高空中。在风的带动下,重新来到高山上进行降雨,这样水就可以从低处跑回到高处,它的重力势能增加。但是在这个过程中,太阳的照射必不可少,因为蒸发需要吸热,而这个热量来源就是太阳光。所以,水能也是太阳能转化而来的。

    同样,风力发电是利用了风的能量,而风的能量同样是源于太阳照射的太阳能。太阳的能量中只有22亿分之一到达了地球,可这22亿分之一,却把地球变成了一个欣欣向荣的世界。地球上大部分能量都来源于太阳。

    但是,也有两种能源并非来源于太阳。

    比如核电站。目前,像太阳那个的核聚变能量,人类只能用来制造氢弹,还没有掌握一种技术控制反应速度用来发电。但是人们已经掌握了可控核裂变技术。

    核裂变是指重原子核可以裂变成较轻的原子核,同时释放能量的过程。比如,铀235就是一种常见的核反应原料。当一个中子撞击U235原子核时,会裂变出氪原子核Kr和钡原子核Ba, 同时释放出三个中子。三个中子再撞击三个铀235,可以释放出9个中子…这个过程称为链式反应。链式反应过程中可以释放巨大的能量。

    人们建设核反应堆,使得这个过程缓慢的进行。用产生的热量使得水变为高压蒸汽,推动发电机发电,就是核电。

    相比于火电,核电的污染小的多,所以很多国家都在大力发展核电。而核电的原料是地球上储存的铀235,不是来源于太阳。此外,还有一种能源称为地热,地热来源于地球内部的岩浆,而岩浆的能量来源也是地球内部的核裂变反应。

    能量的第三个来源是月球。由于太阳和月球的吸引力作用,地球上的水会有涨潮和落潮的过程,而月亮对地球上涨潮和落潮影响更大。

    如果在潮水中安装发电机,潮水就可以推动发电机发电,这就是潮汐电站的原理。潮汐能从本质上讲是地球和月球具有的机械能造成的,这种机械能也是在地球和月球形成之初就具有了。

    说了这么多,小朋友们是不是已经明白了,能量总是在相互转化的过程中。而地球上绝大多数的能量来源有三个:太阳、地球和月球。其中太阳能是主要能源。宇宙形成之初,就有了核能和机械能,而这些能量在不停的转化过程中,就让这个世界精彩纷呈。

    2、什么是能量?能量怎样转化为物质?

    精.气!转化成神。

    3、什么是正能量?什么是负能量?

    凡是能够给人以积极向上能力的言行都是正能量。

    凡是使人变得颓废和沮丧的言行就都是负能量了。

    4、能量的本质是什么?宇宙能量从何而来?

    什么是能量?现在科学上还没有确定的定义,按照物质宇宙理论,现在宇宙中的所有能量和物质都源自150亿年前的那次大爆炸。

    在这次爆炸前我们现在所定义的宇宙为一个“奇点”,也有人叫它“质点”,那么这个“质点”或者“奇点”是什么?从逻辑上讲它应该是一个特大号的“能量球”,这里面除了能量什么也没有。

    那么这个“能量球”从何而来?按照现在科学界对“黑洞”的定义,这个“能量球”最大的可能就是一个超大的黑洞,日积月累地吸入周围的物质,进行特高压、特高温处理后变成能量,最终形成了“能量球”——“奇点”。

    那么在吸入黑洞前的这些物质以及黑洞本身是哪儿来的?这又是一个“先有鸡还是先有蛋”的问题,宇宙之谜。

    所以宇宙能量从何而来?也是宇宙之谜,按照现在人类的思维能力,无答案。

    宇宙大爆炸后,由这个“能量球”转化出了现在宇宙中的所有天体,包括我们居住的地球,以及地球上的所有化学元素。这是一次典型的“能量→物质”转化过程,即我们现在的地球及其所有物质的根均在那个大爆炸前的“能量球”。

    但是这个“能量球”所转化的宇宙空间里的所有物质所消耗的总能量还不足“能量球”总能量的1/3,还有多于2/3的能量哪儿去了?有人说它以“暗能量”的形式存在于宇宙空间里,所有宇宙才有动力无限地膨胀长大。

    那么这个“能量球”是什么组成的?是一种物质吗?现在可以肯定地说能量不是物质,它就像人们的思维,没有几何形体,没有重量,更没有质量,但是有巨大的能力,可以实现一切,也可以破坏一切。这些我们可以从下面有关能量或物质的描述中得以验证:

    1. 在热力学上将物质内部的能量定义为“焓”,如果是液体或气体及其混合物等流体,焓就代表物质能够以热传导或做功的方式对外输出的能量的能力,我们现在的热交换技术和发动机技术都是在利用这一现象。

    2. 在化学上将物质内部的能量定义为化学能,即原子间的结合能,我们现在燃烧化石能源所释放的就是这个能量。

    3. 在核物理学上将物质内部的能量定义为核能或原子能,即原子内部的结合能,我们现在的裂核反应和聚核反应所释放的就是这个能量。

    4. 在生物学上将生物体内具有的能量定义为生物能,我们现在吃进的食物转化成我们的体能就是这个能量。

    等等,从上述的对各种能量定义的例子可以看出,能量没有具体的形体,它的形体、状态千变万化。

    没有重量,蒸汽变成水释放了能量,但是水的重量没变(质量守恒);煤燃烧释放了大量能量,但是物质总量没变(物质不灭)。

    没有质量,按照现在的理论,重量=mg,g是常数,如果重量为零,那么质量肯定为零。

    因此,能量的本质还是科学之谜,如果搞清楚了这个问题,人类将前进一大步,就可以遨游宇宙了,或者长生不老了,等等。

    5、能量在物理学中最确切的定义是什么?最好不要拿做功的本领之类的答案来糊弄我?

    当水烧开时,水壶会发出鸣响,其盖子也会被顶开。这是因为气体获得了能量而对外做功,当年蒸汽机的发明就是基于这个道理。

    如果从哲学上分类,物质与精神相对应,此时物质的概念作为宽泛,代表所有的客观存在。

    如果从物理上分类,则物质与能量相对应,此时物质的概念是狭义的,专指有形的物体,通常是由经典力学反映其物理变化的规律。能量则是与运动相关联的概念,具有开放性,通常是由热力学定律来加以描述。

    进入20世纪,当人的认识超出了与人的尺度相近的宏观范围,进入高速、宇观和微观等领域,发现物质的行为需要借助外在的物理背景来予以说明。

    比如,物体的速度会受到光速的限制。

    比如,物体的运动会因空间的非平直性而偏离万有引力公式。

    比如,任何物体都具有波动性。

    狭义相对论、广义相对论和量子力学分别是上述三个领域关于物理背景效应的理论。于是,就客观世界而言,自然界可以进一步地被划分为三类,即空间、能量和物质。

    这是形而上学的分类,强调的是它们的区别。然而,现代科学已经认识到空间、能量和物质是可以相互联系、相互影响、相互作用和相互转化的。

    比如,卢瑟福用电子轰击原子,发现原子的绝大部分空间是空的,原子的体积只是电子高速运动的结果。

    比如,爱因斯坦借助光电效应,不仅证明了光子的存在,而且还建立了质能公式,通过光速将能量与质量联系了起来,说明两者在本质上是完全相同的。

    比如,正负电子对的湮灭可以成为光子,而光子与空间相关,说明物质与空间也是可以相互转换的。

    所以,根据辩证的思维,我们又可以将空间、能量和物质定义为同一物体的三种不同的状态,强调的是三者之间的有机联系。

    由于普朗克常数h的被发现以及任何物体的行为都与该常数有关,我们可以推断,宇宙是由量子构成的,空间、能量和物质分别是量子的三种不同的状态。

    离散的基态量子构成空间,受到激发的量子成为光子属于能量的范畴,由高能量子组成的封闭体系就是物质。

    因此,能量是宇宙中最小粒子——量子运动能力的度量,物质是被封闭的能量关于其空间效应的度量。前者是开放的,后者则是封闭的,在一定的条件下两者是可以相互转换的。

    6、能量的本质是什么?人类未来能否实现可控核聚变?

    能量的本质就是力。

    7、普通人如何做到正能量?正能量的定义是什么?

    普通人照样做到正能量,不过;普通人的正能量,不被大多数人欣赏,一股清流含自芳,臭富更得苍蝇盯。人;正能量不分贫贱,普通人的正能量,在某些人的眼里就是自世清高,没有必要坚持,不如时下把接一下领导来的实惠,可是;正能量的人,不管自己多么普通,总是顾全大局,把国家利益和集体利益放在首位。

    正能量在现在这个社会太少了,有很多人眼里只有利益,根本就没有一点正能量可言,"向雷锋学习"这完全是一股正能量的标志,可是;有谁还能想着雷锋精神呢?树起来的英雄丰碑,是一个民族学习的典范和榜样,要时刻牢记正能量是立国之本,一但失去初心就滋生腐败的土壤,点到为止。

    正能量,是人用正确的人生观,坚持不忘初心,保持优良的人格魅力,才能做到正能量,当然;一个普通人只能坚持自己的人格魅力,根本影响不到谁,只要社会提倡正能量,有一定的人带头做出榜样,那么,正能量就能够继续延续下去。

    8、什么是“能量”?

    能量,是物理学名词,由英国物理学家托马斯.杨(1773~1829)于1810年提出。能量是物质的基本单元在空间中的运动周期范围的测量。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=MC平方。

    简单地说,能量是指物质运动产生的功能,如动能、势能、热能、电能、光能、核能等。用在人身上,有体能、智能等。

    能量的产生,有高低值,最低值为0,不会产生负值。因此,国人所谓的“负能量”之说是不正确的。