能量

能量被定义为物理系统做功的能力。然而，存在的能量并不一定总是有可用的来做功。

能量的类型或形式

能量的不同类型**可以分为两大类**，包括动能（运动物体的能量）和势能（物体中储存的能量）。例如，能量可以以不同的形式存在，包括热能、化学能、核能和电能等，每种类型都属于动能或势能。以下是**能量类型**及其简要描述。

1. 热能（Thermal Energy）

它也称为热能。它与温度有关，源于物质的原子或分子的运动。当温度升高时，原子和分子开始快速移动并相互碰撞，产生热能或热能。温度越高，物质越热，其热能就越大。以下是我们日常生活中热能的一些**例子**

• 太阳的温暖
• 一杯热咖啡
• 烤箱烘焙
• 加热器的热量

以上所有物体都因其振动的粒子而具有热能。例如，热巧克力因其振动的粒子而具有热能，当我们往里面倒一些冷牛奶时，它的热能会传递到牛奶的粒子，所以热巧克力会冷却，因为它失去了一些热能，而牛奶会变暖，因为它的粒子在从热巧克力获得热量后开始更剧烈地振动。

2. 电能

这种类型的能量是由于带电粒子（如电子、质子、离子等）的运动。它与带电粒子的运动成正比，粒子运动得越快，它们拥有的电能就越多。由于这种能量源于带电粒子的运动，因此它是一种动能。然而，它也被认为是势能，因为它也源于带电粒子或电场相对位置。以下是一些电能的例子

汽车电池提供电子，电子在电流中移动。这些移动的电子为汽车提供电能。

当发生雷暴时，我们看到的闪电就是电能。

电鳗也能产生电能，它们用电能来防御捕食者并攻击猎物。

3. 光能

这种形式的能量是由电磁辐射产生的。光由光子组成，光子是在物体原子发热时产生的。它是人眼唯一能看到的一种能量。光能的一些常见例子是恒星、灯泡、激光和热物体。

正是光能使我们能够看到，例如自然地通过太阳或火，或通过人造物体如蜡烛、灯泡等。植物也需要光能来生产食物。

4. 化学能

它是储存在连接分子和化学化合物原子的化学键中的能量。它在化学反应发生时产生或吸收。当化学反应中原子或分子之间的键断裂时，它就会产生。一旦物质释放化学能，它就会转化为新物质。由于它是储存的能量，它是一种势能。例如，木材也具有储存的化学能，当木材燃烧时，这种化学能被释放并转化为热能和光能，木材转化为灰烬，一种新物质。储存的化学能的一些例子

• 生物量
• 煤
• 电池
• 食物
• 汽油等。

上述所有物质都具有储存的化学能。如果我们谈论我们吃的食物，它的原子之间的键中储存有化学能。当这些键在化学反应中断裂时，就会产生能量，形成新化合物，形成新物质。这种能量被我们用来保暖、运动、生长和发育。

5. 核能

这是来自原子核的能量，源于质子和中子之间的相互作用。它指的是强相互作用，如核裂变和核聚变释放的能量。在核聚变中，原子核结合；而在核裂变中，原子核分裂。例如，在核电站中，铀的核裂变用于发电。太阳也通过核聚变产生能量。

上面描述的能量类型可以分为两大类：动能和势能。

动能： 这是物体由于运动而拥有的能量，例如从枪里发射的子弹、摆动的钟摆、运动的汽车等。

势能： 这是物体由于其位置、形状变化、排列等而储存的能量。它可以是引力势能，这是由于地球引力作用在高于地面或被抬高到一定高度的物体上。另一种是弹性势能，它储存在被拉伸或压缩的物体中，例如压缩的弹簧具有弹性势能。

能量单位

能量的国际单位制单位是**焦耳 (J)**或牛顿米 (N x m)。功的国际单位制单位也是焦耳，因为能量是做功的能力。例如，一焦耳是 1 牛顿的力在 1 米的距离上所做的功。

能量守恒定律

该定律指出，能量不能被创造，也不能被摧毁，或者一个系统的总能量保持不变，但是它可以转化为另一种形式。

根据该定律，一个与外界隔绝的系统的总能量保持不变或守恒。因此，如果该系统的一部分能量损失了，那么该系统的另一部分就会获得等量的能量。尽管该定律尚未得到证实，但尚未发现任何违反该能量守恒定律的例子。用于确定给定系统中能量量的方程如下

Ut = Ui + W + Q

Ut：孤立系统的总能量

Ui：系统的初始能量

Q：系统损失或获得的能量

W：由系统做功或对系统做功

系统中总能量（内能）的变化由以下方程给出

∆U = W + Q

∆U = 能量变化

W = 对系统做功或由系统做功

Q = 系统损失或获得的能量

能量守恒定律示例

物理学中的大多数发明都基于能量在从一种形式转化为另一种形式时保持守恒这一事实。有大量的电气和机械设备遵循能量守恒定律。**以下是一些常见示例：**

• 在手电筒中，电池的化学能转化为电能，电能进一步转化为光能和热能。因此，我们不能说电池的化学能被摧毁了，而是转化为其他形式的能量。
• 在水力发电厂中，水流到涡轮机上时产生的势能转化为动能，动能冲击涡轮机并使其转动以发电。势能转化为动能，动能又转化为电能。
• 静止悬挂的破坏球具有势能，但没有动能。当它被释放时，它的势能会减小，动能会增加。当它撞击地面时，它几乎没有势能，但具有动能。在这里，破坏球的势能转化为用于拆除的动能。
• 在使用扬声器时，电能转化为声能。
• 在发电机中，由于导体和磁场之间的相对运动而产生电。在这里，机械能转化为电能。
• 当烹饪燃气、煤油等燃料燃烧时，它们的化学能转化为热能和光能。
• 汽油中的辛烷因其分子结构而具有化学能。在汽车发动机中，当汽油燃烧时，这种化学能被释放，产生高温气体，推动活塞使汽车前进，从而获得动能。
• 在生物体中，能量也可以改变形式。例如，ATP 分子中储存的势能用于肌肉细胞的收缩，从而使肢体能够运动。在这里，我们从食物中获得的能量，以 ATP 中的化学能形式储存，转化为肢体的动能。