
【建】 conservation
"守恒"是物理學核心概念,指特定物理量在孤立系統演化過程中保持恒定的現象。該術語對應英文"conservation",詞源可追溯至拉丁語conservātiō(共同維護)。根據《現代漢英綜合大詞典》定義,守恒包含三個基本要素:
系統封閉性:守恒定律僅在不受外界幹擾的孤立系統中成立,如熱力學孤立系統内能量轉換過程。
量值恒定性:已發現七種嚴格守恒量,包括:
對稱性關聯:根據諾特定理,時間平移對稱性對應能量守恒,空間平移對稱性對應動量守恒。工程實踐中,守恒定律構成航空航天器軌道計算(如霍曼轉移軌道設計)和化學反應計量(依據質量守恒定律)的理論基礎。
“守恒”是一個跨學科的核心概念,主要描述在特定系統或過程中某個物理量、屬性或規律保持不變的性質。以下是不同領域的詳細解釋:
能量守恒
在孤立系統中,能量既不會憑空産生也不會消失,隻會從一種形式轉化為另一種形式(如動能→勢能→熱能)。例如:鐘擺運動中動能與重力勢能的周期性轉換。
動量守恒
系統不受外力時,總動量保持不變。應用場景包括:火箭推進(噴出物質的反沖動量與火箭動量平衡)、碰撞實驗(碰撞前後動量總和相等)。
角動量守恒
旋轉系統無外力矩作用時,角動量保持恒定。例如:花樣滑冰運動員收緊手臂時轉速加快,即因角動量守恒導緻。
質量守恒定律(拉瓦錫提出)
化學反應中,反應物總質量等于生成物總質量。例如:木材燃燒後看似質量減少,實則是碳轉化為二氧化碳逸散,總質量仍守恒。
表現為微分方程的守恒律,如流體力學中的連續性方程 $frac{partial rho}{partial t} + abla cdot (rho mathbf{v}) = 0$,描述質量流密度保持恒定。
在生态學中引申為“物質循環守恒”,如碳循環中碳元素總量不變;經濟學中可類比資源分配的整體平衡概念。
需注意:守恒定律的成立需滿足特定條件(如孤立系統、無耗散力等),實際應用中需結合具體邊界條件分析。
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