能量守恒定律并不是绝对正确的,由诺特定理,能量守恒源于时间平移对称性。时间平移对称性会在大质量物体周围被破坏,导致这时出现能量不守恒。换句话说,能量守恒定律和牛顿定律一样只能近似看作成立。
能量守恒定律的定义是什么
能量守恒定律即热力学第一定律,是指在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和,而是静止能量(固有能量)、动能、势能三者的总量。
能量守恒定律可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。如果一个系统处于孤立环境,即不可能有能量或质量传入或传出系统。
对于此情形,能量守恒定律表述为:“孤立系统的总能量保持不变。”能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。
能量守恒定律是谁提出的
能量守恒定律是罗伯特·迈尔提出的。在一次驶往印度尼西亚的航行中,给生病的船员做手术时,发现血的颜色比温带地区的新鲜红亮。经过思考,他认为,在热带高温情况下,机体消耗食物和氧的量减少,所以静脉血中流下了较多的氧。
1841年航行结束后,撰写了《论力的质和量的测定》,于当年7月寄给当时的德国物理学杂志主编波根道夫,但被认为迈尔的文章引入了思辩性内容且缺少精确的实验根据而未发表。
1842年撰文《论无机界的力》,被一向注意各种力之间关系的李比希发表于他主编的《化学和药学年刊》上。在这篇文章中,迈尔从“无中生有,有中生无”和“原因等于结果”等哲学观点出发,表达了物理、化学过程中的力的守恒思想。考察了用“下落力”转化为运动来论证力的转化和守恒。
能量守恒定律的实验发现
J·焦耳于1835年认识了曼彻斯特大学的教授道尔顿。焦耳的数学的知识有限,研究主要靠测量。1840年经过多次测量通电的导体,发现电能可以转化为热能,并且得出一条定律:电导体所产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻和通过的时间成正比。
焦耳继续探讨各种运动形式之间的能量守恒与转化关系,焦耳在英国学术会议上宣称:“自然界的能是不能毁灭的,那里消耗了机械能,总能得到相当的热,热只是能的一种形式。”
焦耳不断改进测量方法,提高测量精度,最后得到“热功当量”的物理常数,焦耳测量值是423.9千克米/千卡,这个常数的准确值是418.4千克米/千卡。国际单位制中采用焦耳为热量的单位,取1卡=4.184焦耳。
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