问题

能量到底什么?能否通俗易懂的讲解?

回答
好的,咱们今天就来聊聊这个听起来有点“玄乎”但实际上无处不在的“能量”。别把它想得太复杂,其实它就像是咱们生活里的“动力”和“干劲儿”。

咱们先从最直观的感受说起。

你有没有觉得,当你吃了饭,感觉浑身是劲儿,可以跑跑跳跳,学习工作效率也高?那个让你有了力气的“东西”,就是能量。

反过来,如果你饿着肚子,整个人就会没精打采,做什么都提不起劲儿,甚至连说话都没力气。这时候,就是能量不足的表现。

所以,最最通俗的理解,能量就是维持事物运动、变化和产生作用的能力。 没能量,一切都静止,一切都熄火。

那能量是怎么来的呢?就像咱们的食物一样,能量也有各种各样的“来源”和“形态”。

咱们就拿你手边的一杯水来举个例子吧。

化学能: 你杯子里的水,本身没有什么特别的“能量感”,但如果这是一杯泡好的热茶,那么茶水里的各种化学物质(茶叶里的成分、糖等等)储存着能量。就像食物一样,这些化学键断裂、重组的时候,就会释放出能量,让水变热,让你喝了之后感觉暖暖的。这就是“化学能”。

热能: 如果你用手摸那杯热茶,会感觉到热乎乎的,这就是“热能”。热能是物质内部原子、分子运动产生的能量。你感觉到的“温度”,其实就是这些微观粒子“跑得有多快”的表现。跑得越快,越热,热能越多。

动能: 如果你把杯子倾斜一下,水就会流出来,对吧?流动的这些水,就带有了“动能”。动能是物体在运动时所具有的能量。水流得越快,它的动能就越大。你想想你跑步的时候,也是因为你身体在动,所以你身上就有了动能。

势能: 现在假设你把那杯水拿得很高,然后松开手,水就会往下掉。水在上面的时候,因为有高度差,它储存着一种“潜力”,这就是“势能”。这个势能是因为它相对于地面的位置而产生的。一旦你放手,势能就会转化为动能,让水往下落。就像你爬到山顶,手里拿着一个球,那个球就储存着势能,你把它推下去,势能就变成了动能。

光能: 如果你把一杯水放在阳光下晒着,阳光照射到水面上,水面就会因为吸收了光,温度慢慢升高。阳光里携带的就是“光能”,它能被植物用来进行光合作用,也能被太阳能电池板转化成电能。

电能: 再想象一下,如果我把这个杯子里的水放在一个由电池供电的加热器里,让水变热。电池里储存的就是“电能”。电能是通过电荷的移动来传递能量的。就像你开灯,就是电能转化成了光能和热能。

能量还有一个特别重要的特性,叫做“守恒定律”——能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只会从一种形态转化为另一种形态,或者从一个物体转移到另一个物体。

这就像玩乐高积木一样。你有一堆积木,你可以把它们搭成一辆车,也可以搭成一栋房子。但无论你怎么搭,积木的总数量是不变的。能量也是如此。

比如,你吃了苹果(化学能),身体把它消化,一部分变成了你运动的动能(让你跑跳),一部分变成了你身体保持体温的热能,还有一部分可能储存起来变成了脂肪(也是一种化学能)。能量并没有消失,只是换了个模样。

再比如,发电厂燃烧煤炭(化学能),把煤炭里的能量释放出来,一部分变成热能,这些热能用来加热水产生蒸汽,蒸汽驱动涡轮机转动(动能),涡轮机带动发电机发电,最终变成电能送到你家。在这个过程中,能量在不断地转化,但总能量并没有增减。

所以,总结一下,能量是什么?

它是事物能“干活”的能力。 无论是让机器运转,让生物生长,还是让光线传播,都需要能量。
它有很多种“身份”,但本质都是一样的。 化学能、热能、动能、势能、光能、电能……它们只是能量在不同状态下的表现形式。
它很“节俭”,不会浪费。 能量总是在“变身”或者“传递”,从来不会凭空消失或出现。

想想咱们生活中的方方面面,离不开能量。咱们吃的饭菜,开车用的汽油,冬天取暖的暖气,夏天用的空调,手机里的电量,甚至连咱们的心跳和呼吸,都是能量在默默地工作。

所以,下次你感觉有劲儿了,或者看到一个东西在动,不妨想想,这背后一定是有能量在发挥作用。它就像是宇宙里最基础的“活力源泉”,让一切变得可能。

网友意见

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能量就是物体状态的一种定量描述。例如大家在中学就学过的动能和势能,动能对应速度,势能对应位置,你完全可以把动能和势能看成物体速度和位置的另外一种描述,因此一般说能量就是物体状态的函数。看到“函数”两个字,很多人就会错误认识它的实际含义,“函数”未必一定要写成xy之类的,它实质上是描述一种关系,就是一个东西怎么和另一个东西对应上。这里所说的能量是个函数,就是说物体的状态,会跟能量的取值对应上。

其实我们日常生活也在用能量的这个意思,比方说有些人无精打采,有些人神采奕奕,还有些人刚打鸡血,这其实就是人处于不同状态下的描述,你可以把“无精打采、神采奕奕、打鸡血”和人的状态一一对应,这几个词就可以看成是“能量”,只不过是定性描述而已。不然怎么会有“能量满满”的说法呢?

能量 状态
无精打采
神采奕奕
打鸡血 很好


可是如果你仔细一想,好像我们平时说的电能,热能,太阳能等等一系列的跟能量有关的概念好像跟“状态”这件事情没啥关系。的确,一个物体的能量仅仅是它的状态,状态的变化或者说能量的变化才是我们日常看到的更多和能量有关的现象,这里面能量的变化就转化为其它的东西,其实我们看到的是能量的转化的过程。电动车,是电池的化学能转化为做功,充电是相反的过程。灯泡发光是电能转化为光。


再比如说,一个彪形大汉,它能量很大,说的就是他能输出的能量多。也就是说我们说彪形大汉能量大的时候,不是说他神采奕奕,或者打鸡血。而是他真打架的时候,输出的时候厉害。同样高处的一盆花,我们说的能量大,也是说它掉下来的时候很厉害。再比如,根据爱因斯坦的理论,一丢丢质量就可以转化出巨大的能量,但是你也不会因此害怕自己身边的这些物品,毕竟他们不会核爆炸。

所以要注意我们日常生活中所说的能量,第一种其实就是状态,第二种是指能量的转化,这种转化多以做功的形式表现,所以能量大经常给人一种“劲儿大”的感觉,但它的实质就是状态的变化。大家可以仔细想想是不是这样。再举个例子,比方高压线能量很大,我们说的是前者还是后者呢?实际上我们说的是后者,因为我们知道高压线能量大,是因为看到有人对着它撒尿后的结果,就是电能转化为去见马克思的动能。

物理学上,用能量表示物体的状态,称为状态量,对应日常生活中的前者。把能量的变化量和其它能量形式或者做功联系起来,对应我们日常生活中的看到的能量转化过程。

有答案说能量就是功,这就是基本概念的错误。能量是状态量,功是过程量,虽然单位是一样的,但是还是有区别的,其实就是对应我上面所说的两种情况。

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