什么是能源?

由:马克曼奇尼|
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2021年10月17日,在芝加哥举行的WNBA总决赛第四场比赛中,凤凰城水星队的3号球员戴安娜·托拉西由芝加哥天空队的14号球员艾丽·奎格利防守。这里显示的势能是巨大的。Stacy Revere/Getty Images

想象一个篮球。一个普通的篮球静静地坐在空旷的球场上。现在想象一个球员——让我们以WNBA凤凰城水星队的戴安娜·陶拉西为例。她慢悠悠地走到中场,她的鞋子在硬木板上发出吱吱声。然后Taurasi弯下腰,抓住球,站起来,把球举过头顶。

你刚刚见证了球的增加势能

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需要说明的是,这只是我们每天遇到的多种能量中的一种。还有动能,电能,热能等等。

这引出了一个基本问题。科学,能量?这个词在物理、化学、工程和相关领域是什么意思阀杆字段?

以下是你最可能在大学先修课程或教科书中听到的定义:

能源就是做功的能力."

这句话本身可能看起来有点模糊,也不是特别有用。不过别担心,我们会帮你解开谜团。

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工作,定义

现在,当教科书说能源是“做功的能力”时,他们不仅仅是在谈论朝九晚五的就业。简而言之,“功”这个词的科学意义是移动:通过施加力来移动物体的过程

"当力作用在物体上,使物体移动时,力就做功"根据波士顿大学。

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至于能源,它进来了两个基本类别动能而且势能。

K.E.去了好莱坞

有时,动能被描述为“运动的能量”。拥有这种能量,一个物体必须在运动中

记住德州大小小行星来的裸奔迈克尔·贝1998年的大片《世界末日》中的地球?在现实生活中它会有很大的动能。高速行驶的汽车、掉落的苹果和其他移动的物体也是如此。

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拿起铅笔,伙计们,因为我们要扔给你们一个方程:

K.E. = (1/2) mxv2

换句话说,一个物体的动能(K.E.)等于其质量(m)的二分之一乘以速度的平方(v)2”)。

是时候用一个例子来解释了。一匹400公斤(或882磅)的马以每秒7米(23英尺每秒)的速度疾驰时的动能是多少?

用数字表示,问题是这样的:

K.E. = (1/2) 400 × 72

代入数字,你会发现我们高贵的骏马所拥有的动能等于9800焦耳。郑重声明,焦耳(缩写为“J”)是科学家用来量化能量或功的测量单位。

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潜力无限

如果动能是“运动的能量”,那么势能就是“位置能量."

让我们再来看看戴安娜·陶拉西。你觉得当她放开那个球的时候会发生什么,我们说过她把那个球举离地面的时候?

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当然,它会掉下来砸在硬木地板上。都是因为一个叫重力.(为了简单起见,我们假设这位WNBA球星没有主动推球或扔球。)现在我们知道,移动的物体会展示动能在下降的过程中。

但在掉落之前,在球离开陶拉斯的手之前,它会包含一些势能

势能是储存能量.这是一个物体(在这个例子中是Taurasi的球)由于其相对于其他物体的位置而拥有的能量,比如坚实的地板。为什么我们称这种现象为“势能”?因为它引入了潜在的对于一个力,比如重力做功

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既不创造也不毁灭

注意,有不同之处类型势能的。我们在篮球例子中讨论的是重力势能或者只是“引力能”。

引用美国能源情报署18luck手机登录网站上,这是一种“储存在物体高度中的势能”。物体越高、越重,储存的引力能就越多。”

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通过把她的球抬离地面,陶拉斯给了重力做功的潜力。如果她像哈莱姆篮球队队员一样,把球带到马戏团高高的梯子上——或者如果她举起了一个沉重的保龄球,而不是一个轻的篮球——就会有更多的重力势能在发挥作用。

请注意,这种能量不会在陶拉斯释放球时消失。在一个范围内封闭的系统(比如我们的宇宙),能量既不能被创造也不能被毁灭。它只是转换

当球冲向硬木时,球重力势能会减小,因为它越来越接近地板。当球触地时(功能)就不会有任何重力势能。

然而,当球向下缩小并在途中失去重力势能时,它的重力势能会同时增加动能

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能量的味道

球打到地板上,我们的故事还没有结束。它的一部分能量会转化为热能从而产生一些热量。

哦,还有篮球弹跳时发出的可爱的“叮当”声?这也是一种能量,大多数人称之为能量声音。

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其他种类的能量包括电能机械能而且辐射能

在离开之前,我们会给你留一些最后时刻定义

  • 热能这是物体或物质内部原子和分子的内部运动和振动。当热能流动时之间的物体或物质,我们称之为“热”。
  • 声音这是一种由振动引起的能量,以纵波的形式在物质中传播。
  • 电能动能的一种,这是电荷的运动,当力作用于原子
  • 辐射能这就是你能得到的能量来自电磁辐射.光就属于这一类。
  • 化学能:把这个归为“势能”。它是储存的能量债券把原子聚集在一起。
  • 引力的能量:也被称为“引力势能”,这将是一个物体从它的位置在一个经历重力的空间中产生的势能。

计算快乐!

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