
【化】 energy conservation law; law of conservation of energy
能量守恒定律(Law of Conservation of Energy)是物理学的基本原理之一,其核心定义为:在一个孤立系统中,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体,而总能量保持不变。该定律在汉英对照语境下可表述为「能量守恒」对应英文「conservation of energy」,强调能量转换过程的动态平衡性。
从数学角度,能量守恒可表达为热力学第一定律: $$ Delta U = Q - W $$ 其中$Delta U$为系统内能变化,$Q$为吸收热量,$W$为对外做功。这一公式由德国科学家亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)于1847年首次系统提出。
实际应用领域包括:
该定律的历史溯源可追溯至19世纪多位科学家的贡献:英国物理学家焦耳(James Prescott Joule)通过实验测定热功当量,德国医生迈尔(Julius von Mayer)最早提出能量守恒概念。中国《物理学报》2021年刊载的考证研究显示,东汉王充《论衡》中「火燃釜沸,气蒸成云」的记载已蕴含能量转化思想的雏形。
能量守恒定律是物理学中最基本的定律之一,其核心可总结为:在一个孤立系统中,能量的总量既不增加也不减少,只能从一种形式转化为另一种形式。以下是详细解释:
能量守恒定律指出:
例如,钟摆摆动时,动能和重力势能不断相互转化,但总机械能(忽略空气阻力时)保持恒定。
对于孤立系统,总能量可表示为: $$ E{text{总}} = E{text{动能}} + E{text{势能}} + E{text{热能}} + cdots = text{常数} $$ 其中:
该定律在19世纪由迈尔(J. Mayer)、焦耳(J. Joule)等科学家通过实验确立,打破了早期“永动机”的幻想,成为物理学和工程学的基石。
如果需要进一步了解具体实验或公式推导,建议参考物理学教材或权威科学资料。
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