
【化】 energy conservation law; law of conservation of energy
能量守恒定律(Law of Conservation of Energy)是物理學的基本原理之一,其核心定義為:在一個孤立系統中,能量既不能被創造也不能被消滅,隻能從一種形式轉化為另一種形式,或從一個物體轉移到另一個物體,而總能量保持不變。該定律在漢英對照語境下可表述為「能量守恒」對應英文「conservation of energy」,強調能量轉換過程的動态平衡性。
從數學角度,能量守恒可表達為熱力學第一定律: $$ Delta U = Q - W $$ 其中$Delta U$為系統内能變化,$Q$為吸收熱量,$W$為對外做功。這一公式由德國科學家亥姆霍茲(Hermann von Helmholtz)于1847年首次系統提出。
實際應用領域包括:
該定律的曆史溯源可追溯至19世紀多位科學家的貢獻:英國物理學家焦耳(James Prescott Joule)通過實驗測定熱功當量,德國醫生邁爾(Julius von Mayer)最早提出能量守恒概念。中國《物理學報》2021年刊載的考證研究顯示,東漢王充《論衡》中「火燃釜沸,氣蒸成雲」的記載已蘊含能量轉化思想的雛形。
能量守恒定律是物理學中最基本的定律之一,其核心可總結為:在一個孤立系統中,能量的總量既不增加也不減少,隻能從一種形式轉化為另一種形式。以下是詳細解釋:
能量守恒定律指出:
例如,鐘擺擺動時,動能和重力勢能不斷相互轉化,但總機械能(忽略空氣阻力時)保持恒定。
對于孤立系統,總能量可表示為: $$ E{text{總}} = E{text{動能}} + E{text{勢能}} + E{text{熱能}} + cdots = text{常數} $$ 其中:
該定律在19世紀由邁爾(J. Mayer)、焦耳(J. Joule)等科學家通過實驗确立,打破了早期“永動機”的幻想,成為物理學和工程學的基石。
如果需要進一步了解具體實驗或公式推導,建議參考物理學教材或權威科學資料。
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