揭示能量平衡的原则：自然界的和谐与效率 (揭示能量平衡的例子)

引言

能量平衡的原则在自然界中普遍存在，它指导着系统的运行和相互作用的方式。通过理解能量流动的规律，我们可以更好地欣赏生态系统、生物体和物理过程的和谐与效率。本文将探讨能量平衡的原理，并提供一些揭示其在自然界中发挥作用的例子。

能量平衡的原理

能量平衡的原理指出，在一个封闭的系统中，能量既不会被创造，也不会被毁灭，只会发生形式转换。这意味着系统中的总能量保持恒定，尽管它可以在不同物质或状态之间流动。能量平衡可以表示为方程：能量输入 + 能量输出 = 储存能量能量输入：进入系统的能量，例如阳光或食物。能量输出：离开系统的能量，例如热量或运动。储存能量：系统中储存的能量，例如化学能或势能。能量平衡是自然界中许多物理、化学和生物过程的基础。它确保了系统的稳定性和可持续性，并优化了能量利用的效率。

揭示能量平衡的例子

1. 生态系统

生态系统是能量平衡的典型例子。太阳能进入生态系统，被植物通过光合作用转化为化学能。该化学能被食物链中的其他生物食用，并转化为运动能或热量。生态系统中能量的流动是循环的，最终回到环境中。

2. 生物体

生物体通过新陈代谢来维持能量平衡。他们消耗食物中的能量并将其转化为多种形式，包括化学能、运动能和热量。生物体不断调节其能量输入和输出以维持内稳态，这是生命的基本特征。

3. 热力学

热力学中的第二定律指出，封闭系统的熵（无序度）总是会随着时间的推移而增加。这意味着随着能量的流动和转换，系统的效率会降低。自然界中存在各种机制来对抗熵的增加，例如光合作用和生物进化。

4. 天气系统

能量平衡在天气系统中也起着至关重要的作用。来自太阳的能量驱动着大气环流、降水和风暴。当能量输入大于输出时，天气系统会积聚能量并变得更加活跃。相反，当能量输出大于输入时，天气系统会减弱和消散。

5. 物理过程

能量平衡在物理过程中也得到了体现。例如，摆的振动遵循能量守恒定律。当摆上升到最高点时，其动能转化为势能。当摆下降时，势能转化回动能。摆的摆动持续进行，直到能量逐渐散失到环境中。

结论

能量平衡的原则对理解自然界的和谐与效率至关重要。它指导着能量在生态系统、生物体和物理过程中的流动和转换，确保了系统的稳定性和可持续性。通过欣赏能量平衡的规律，我们可以进一步了解自然世界的复杂性和美丽。

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关于能量平衡的叙述正确的是

A、根据能量守恒定律可知能量是守恒的，因此生态系统达到平衡状态时，能量的输入与输出保持相对平衡．符合题意．B、太阳太阳中蕴藏无比巨大的能量，地球上的能量很大一部分来自于太阳能．符合题意．C、水力发电时，利用水的重力势能转化成水的机械能，带动发电机工作．符合题意．D、氢气是一种很有发展前途的能源．氢气燃烧放出大量的热量，并且生成物是水，水对环境没有任何污染．符合题意．故选A、B、C、D．

系统的能量平衡方程

根据能量平衡原理，雪-冻融土壤系统中求解每个节点的能量平衡方程必须满足如下条件，即进入每一层的净能量通量等于系统内温度增加和/或相变。所有节点的能量平衡方程用Nemton-Raphson迭代技术同步求解。下面分别讨论雪和土壤层中的能量平衡方程。

1. 积雪层内的能量平衡

在我国北方大部分地区，土壤冻融期地表常覆盖有一定厚度的积雪，积雪层有时可延续2～3个月。雪的存在犹如一床大棉被，将大地严严实实地封存起来，对下伏土壤中热量的传输具有很大影响。积雪消融后，融雪水向下入渗，对土层的水量平衡产生作用。同时，积雪本身也在进行着一系列物理的积累、压密、消融等变化过程，其中的水、热迁移是一个重要的物理过程。

1）雪层内的能量平衡方程

对于积雪内的一个无限薄层来说，描述能量平衡的二阶偏微分方程为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中为雪层内的热传导（W/m
）；S 为源/汇项（W/m
）；ρ
c
为温度升高储存的能量（W/m
）；ρ
L
为融化雪所需的潜热（W/m
）；L
（）为升华潜热（W/m
）。

以上各项中的变量为：

z从地表计算的雪层厚度（m）；k
雪层的热导率（W/m·℃）；T雪层的温度（℃）；L
升华潜热（2835kJ/kg）；L
融化潜热（335 kJ/kg）；q
水汽传输通量（kg/m
·s）；ρ
雪层中冰的密度（g/cm
）；c
冰的比热（J/kg·℃）；t时间（s）；ρ
液态水密度（1000kg/m
）；w
雪中液态水所占体积分数；ρ
雪层中的水汽密度（kg/m
）。

上式中的热迁移机理包括热传导和水汽迁移。能量储存项包括温度增加和融化潜热。液态水引起的热对流在该方程中没体现，但在每次时间步长计算结束后，在雪层的水量平衡计算中考虑了液态水引起的热对流。

2）方程中各项的确定

（1）热传导

雪层内能量传导的主要机理是冰晶之间和冰晶内部的热传导。许多研究者进行了实验研究，表明尽管雪晶体的几何条件对热传导有影响，但雪的热传导主要与其密度有关，其表达式为（Anderson，1976）：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，a
、b
和C
为经验系数，该式已经过许多室内实验验证。

（2）源（汇）项

能量方程中的源（汇）项是指由薄雪层内吸收的能量，这部分热量未被包含在能量平衡方程中的余项内。典型地，该项包括积雪吸收的短波和长波辐射。

（3）比热

当雪层温度T＜0℃时，吸收的能量必将引起雪层内温度的变化。雪的体积比热可根据雪层的密度ρ
和冰的比热c
计量，冰的比热c
为绝对温度的函数（Anderson，1962），即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

根据List（1951）的研究结果，当温度变化在0～-80℃内时，由以上经验方程计算的比热在4J/kg·℃之内。

（4）融化潜热

当雪层处于0℃时，雪层吸收能量必将引起冰的融化。计算过程中假定雪层的含冰率在计算时间步长内是恒定的，该时段内的实际融化量将在该时段末根据系统的质量、能量平衡原理进行调整。

（5）升华潜热

升华传导的潜热是在温度梯度作用下，水汽通过雪层传导的结果。假定雪层中的水汽密度等于作用于冰上的水汽密度，那么它只是温度的函数。雪层的暖端水汽密度大，于是向冷端扩散，由于水汽过饱和，所以升华出现，同时释放潜热。冰的水汽密度与由冰点降低方程决定的水的水汽密度有关，即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，M
为水的分子重量（0.018kg/mol），R 为通用气体常数（8.3143J/mol·K）；T
为绝对温度；而为水的饱和水汽密度（kg/m
）。

Campbell（1977）给出了的近似经验表达式：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

通过雪层的水汽通量可由下式计算：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，D
为水汽在雪中的有效扩散系数，其值随温度而变化（Anderson，1975）。

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，D
为在0℃和101.3kPa条件下，水汽在雪中的有效扩散系数；Pa 为大气压（pas-cals）；n
为经验指数。

雪层中小薄层的升华净潜热等于水汽密度的增量减去该层的净水汽传导。

2.土壤中能量平衡方程

1）冻融土壤中的能量方程

根据前面的推导，冻融土壤中包含源汇（项）的垂向一维能量方程为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，）为进入土层的传导热（W/m
）；ρ
c为水分通量所引起的热对流（W/m
）；S 为源（汇）项（W/m
）；C为温度增加储存的能量（W/m
）；ρ
L
为水分冻结所需潜热（W/m
）；L
（）为蒸发潜热（W/m
）。

式中，z为从地表计算的深度（m）；λ为土壤的热导率（W/m·℃）；T为土壤温度（℃）；ρ
为液态水密度（1000kg/m
）；c
为液态水的比热容（4200J/kg·℃）；q
为向下进入土壤的液态水通量（m/s）；C
为土壤的体积热容（W/m·℃）；t为时间（s）；ρ
为冰的密度（920kg/m
）；L
为融化潜热（3350kJ/kg）；θ
为体积含冰率（m
/m
）；L
为蒸发潜热（2500kJ/kg）；ρ
为土壤空隙中的水汽密度（kg/m
）；q
为向下进入土壤的气态水通量（kg/）。

2）能量方程中各项的确定

（1）传导热

土壤的热传导由De Vries（1963）提供的理论计算。具有一定土壤含水率的土壤可概化为一个由粒状土壤、冰晶和各处分散的气阱和非饱和液态水组成的连续介质。这种介质的热导率可由下式计算：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，m
表示第j种土壤组分（如土壤矿物颗粒、有机质、水、冰和汽）的权重因子，其值取决于土壤颗粒的形状和排列以及各组成物质热导率间的比值；k
和θ
分别表示第j种组分的热导率和单位体积土壤中第j种物质所占的体积比（cm
/cm
）。

（2）对流热

进入土壤的水所携带的热与沿水流运动方向的温度梯度成正比。水分从土壤较冷端运动到较暖端趋于降低暖端土壤温度。水分运动所传导的能量与水的比热成正比。

（3）比热

单位体积土壤温度增减1℃时所吸收或释放出的热量称为比热或比热容。土壤的体积比热容是各组分体积比热容之和：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，ρ
，c
和θ
分别为第j种土壤组分（土壤矿物颗粒、水、冰和汽）的密度（kg/m
）、比热容（J/kg·℃）和体积百分比（cm
/cm
）。

de Vires（1968）和Kimball（1976）所测的土壤主要成分的比热容和热导率见表6-2。

表6-2 各种土壤成分的比热容和热导率

（4）融化潜热

由于土壤基质势和渗透势的存在，当温度降到0℃以下后土壤中始终存在未冻水。通常所遇到的整个冻结温度内，水与冰都共存于同一平衡状态。因此确定融化潜热之前，必须定义土壤的含冰率和温度之关系。当冰存在时，总的土水势是由冰的水汽压所控制的，其关系可由冰点降低方程给出（Fuchs et al.，1978）：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，Ψ为总土水势（m）；Ψ
为土壤水溶液的渗透势（m）；Ψ
为土壤基质势（m）；g为重力加速度（m/s
）；T为水的冻结温度（℃）；T
为绝对温度（K）。已知渗透势（由方程（6.116）计算），由土壤温度就可确定基质势，进而确定液态含水率。已知液态含水率，就能确定含冰率和潜热项。

（5）蒸发潜热

土层中的净蒸发潜热是根据水汽密度的增加率减去进入到土层中的净水汽传导而计算的。假定土壤中水汽密度与总水势平衡，则

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，为饱和蒸气密度（kg/m
）；M
为水的分子重量（kg/mol）；其余符号同前。

能量守恒

【能量守恒是什么东西,什么时候可以用？】能量守恒问题你可以设问自己能量从哪来，去了哪.就是说能量在整个宇宙是不变的，它只不过是以不同形式转移了而已，假如你身体被太阳照射后感到热，那么你可以设想你为什么会感到热，谁让你变热，就是太阳光（电磁波），太阳以电磁波形式把一部分能量传导给了你.至于用处，多了，比如物理计算题，在受力分析和运动过程都比较复杂时，可以利用能量守恒解决，比如两物体相对滑动，这过程有动能损失，转变成了摩擦力做的功，这样做比较方便，因为不需用考虑过程，只要知道初末状态就行，这就是著名的动能定理。

能量守恒定律是什么意思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。

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。

扩展资料： 能量守恒定律的历史影响： 1、否定永动机 据说永动机的概念发端于印度，在公元12世纪传入欧洲。

据记载欧洲最早、最著名的一个永动机设计方案是13世纪时由法国V·亨内考提出来的。

随后，研究和发明永动机的人不断涌现，尽管有不少学者研究指出永动机是不可能的。

2、热力机械 1798年，美国人C·朗福德发现用镗具钻削制造炮筒的青铜坯料时，金属坯料发烫。

朗福德注意到只要镗钻不停止，金属就不停地发热。

结论是镗具的机械运动转化为热，因此热是一种运动形式，而不是以前认为的是一种物质。

朗福德试图计算一定量的机械能所产生的热量，首次给出一个粗略的热功当量的数值。

3、温度计的发明 关于热的精确理论应当从制造温度计开始。

17世纪，G·伽利略等人开始制作温度计。

由于采用的温标使用不方便，后人很少使用。

参考资料来源：网络百科-能量守恒定律 能量守恒是什么意思？能量在量方面的变化，遵循自然界最普遍、最基本的规律，即能量守恒定律。

能量守恒定律是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。

其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。

迈尔是德国医生，从新陈代谢的研究中得出，1842年，迈尔发表了题为《论无机界的力》的论文，进一步表达了物理化学过程中能量守恒的思想。

焦耳是英国物理学家，1843年，他钻研并测定了热能和机械功之间的当量关系。

1847年，他做了迄今认为确定热功当量的最好实验。

此后不断改进实验方法，直到1878年还有测量结果的报告，精确的实验结果为能量守恒定律的确立，提供了无可置疑的实验证据。

亥姆霍兹是德国物理学家、生理学家，于1847年出版了《论力的守恒》一书，给出了对不同形式的能的数学表示式，并研究了它们之间相互转化的情况，从而这部著作成了能量守恒定律论证方面影响较大的一篇历史性文献。

该定律发现的过程中，除了上述3位外，还有法国卡诺、德国莫尔、法国塞甘、瑞士赫斯、德国霍耳兹曼、英国格罗夫、丹麦柯耳丁以及法国伊伦，都曾独立地发表过有关能量守恒方面的论文，对能量守恒定律的发现作出了贡献。

能量守恒定律指出：“自然界的一切物质都具有能量，能量既不能创造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变”。

能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量。

例如，煤燃烧后放出热量，可以用来取暖；可以用来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，推动汽轮发电机转变为电能。

电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或热能等。

又如太阳能，可以通过聚热气加热水，也可以产生蒸汽用以发电；还可以通过太阳能电池直接将太阳能转换为电能。

当然，这些转换都遵循能量守恒定律。

在英文中，能量守恒被称为：Energy Conservation 能量守恒的具体表达形式 保守力学系统：在只有保守力做功的情况下，系统能量表现为机械能（动能和位能），能量守恒具体表达为机械能守恒定律。

热力学系统：能量表达为内能，热量和功，能量守恒的表达形式是热力学第一定律。

相对论力学：在相对论里，质量和能量可以相互转变。

计及质量改变带来能量变化，能量守恒定律依然成立。

历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。

能量守恒是符合时间平移对称性的，这也就是说能量守恒定律的适用是不受时间限制的，举个例子比如说切割磁感线的闭合线圈在动能损失时增加了其的焦耳内能，这是符合能量守恒定律的，而这个过程即使推后几天也是成立的。

自然科学中最基本的定律之一。

它科学地阐明了运动不灭的观点。

它可表述为：在孤立系统中，能量从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在转换和传递的过程中，各种形式、各个物体的能量的总和保持不变。

整个自然界也可看成一个孤立系统，而表述为自然界中能量可不断转换和传递，但总量保持不变。

从18世纪末到20世纪40年代，6个国家的10多位科学家从不同角度或否定热质说或独立地提出了能量守恒观点。

俄国化学家盖斯于1836年发现，任何一个化学反应，不论是一步完成，还是几步完成，放出的总热量相同，即证明了能量在化学反应中是守恒的，被认为是能量守恒定律的先驱。

德国医生J.R.迈尔在荷兰远航东印度船中任船医时，在热带地区看到海员静脉中的血红于在欧洲时，他联系到L.A.拉瓦锡的燃烧理论，认为机体需热量小，食物氧化过程减弱，静脉血中留下较多的氧，从而想到食物中化学能与热能的等效性。

又从海员谈话中听到海水在暴风雨中较热，想到热和机械运动的等效性，1841和1842年连续写出论自然力（即能）守恒的论文，并从空气的定压和定容比热之比，推算出热功当量为1卡等于365克力·米，因此迈尔是公认的第一个提出能量守恒并计算出热功当量的人。

J.P.焦耳是英国的酒商和业余的物理学家，从1837年开始研究电流产生热量，以后又用多种机械装置反复测定热功当量，一直工作到1878年，终于精确地测定了热功当量值（他用的是英制，换算后为4.51焦/卡），和现代值很近，从而为能量守恒奠定了巩固的实验基础，因此也被公认为发现人之一。

德国生理学家亥姆霍兹在不了解迈尔和焦耳的研究情况下，从永动机不可能出发，思考自然界不同的力（即能）间的相互关系。

在专著《力的守恒》中提到张力（今称势能）和活力（即动能）的转换，还深刻地阐明热的本质：“被称为热的量的，一部分是指热运动活力的量，另一部分是指原子之间张力的量。

这些张力在原子的排列发生变化时能引起热运动，第一部分相当于称之为自由热的部分，第二部分相当于称之为潜热的部分。

” 他还分析了在电、磁和生物机体中的力的守恒问题。

尽管他系统地完整地综合了能量守恒理论，他仍把发现定律的优先权让给迈尔和焦耳。

此外，还有好几位科学家对这条定律做出贡献，但这条揭示力、热、电、化学等各种运动间的统一性、使物理学融为一体的重要定律，在诞生初期却受到重。

【能量守恒定律与热力学第一定律的关系】从18世纪末到19世纪中叶这段时期里，德国医生迈尔（）第一个提出了能量守恒定律，而此定律得到物理学界的确认，却是在英国物理学家焦耳（）的实验工作发表以后.能量守恒定律定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变.1）自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等.（2）不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”.这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程.（3）某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等.能量守恒的具体表达形式保守力学系统：在只有保守力做功的情况下，系统能量表现为机械能（动能和位能），能量守恒具体表达为机械能守恒定律.热力学系统：能量表达为内能，热量和功，能量守恒的表达形式是热力学第一定律.相对论性力学：在相对论里，质量和能量可以相互转变.计及质量改变带来能量变化，能量守恒定律依然成立.历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律.能量守恒定律的重要意义 能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体.小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律.从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用.人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的.能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器.基本内容：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功.普遍的能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现.热力学的基本定律之一.表征热力学系统能量的是内能.通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化.根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差，即UⅡ-UⅠ=ΔU=Q-A或Q=ΔU+A这就是热力学第一定律的表达式.如果除作功、传热外，还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z，则应为ΔU=Q-A+Z.当然，上述ΔU、A、Q、Z均可正可负.对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为 dQ=dU+dA因U是态函数，dU是全微分；Q、A是过程量，dQ和dA只表示微小量并非全微分，用符号d以示区别.又因ΔU或dU只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否平衡态无关.热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的.这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器.显然，第一类永动机违背能量守恒定律.两者的区别与联系：热力学第一定律是人类在长期的生产和科学实验中总结出来的一条普遍规律，适用于一切热力学过程.热力学第一定律表明，一切热力学过程都必须服从能量守恒定律，因此热力学第一定律实际上是包括热现象在内的能量转化与守恒定律.。

能量守恒定律能量守恒定律 世界是由运动的物质组成的，物质的运动形式多种多样，并在不断相互转化正是在研究运动形式转化的过程中，人们逐渐建立起了功和能的概念能是物质运动的普遍量度，而功是能量变化的量度。

这种说法概括了功和能的本质，但哲学味道浓了一些在物理学中，从19世纪中叶产生的能量定义：“能量是物体做功的本领”，一直延用至今但近年来不论在国外还是国内，物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论于是许多物理教材，例如现行的中学教材，都不给出能量的一般定义，而是根据上述定义的思想，即物体在某一状态下的能量，是物体由这个状态出发，尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义（用量度方法代替定义）。

能量概念的形成和早期发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展，以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现，才使能量守恒定律得以建立这是一段以百年计的漫长历史过程随着科学的发展，许多重大的新物理现象，如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现，都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击，但最后仍以这一定律的完全胜利而告终。

能量守恒定律的发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化决不是没有约束的，最基本的约束就是守恒律也就是说，一切运动变化无论属于什么样的物质形式，反映什么样的物质特性，服从什么样的特定规律，都要满足一定的守恒律物理学中的能量、动量和角动量守恒，就是物理运动所必须服从的最基本的规律与之相较，牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次。

定律内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。

能量守恒定律如今被人们普遍认同，但是并没有严格证明。

1）自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。

（2）不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。

这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。

（3）某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

能量守恒的具体表达形式保守力学系统：在只有保守力做功的情况下，系统能量表现为机械能（动能和位能），能量守恒具体表达为机械能守恒定律。

热力学系统：能量表达为内能，热量和功，能量守恒的表达形式是热力学第一定律。

相对论性力学：在相对论里，质量和能量可以相互转变。

计及质量改变带来能量变化，能量守恒定律依然成立。

历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。

能量守恒定律的重要意义能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。

从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。

小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。

从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。

人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。

能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

小医生与啤酒匠发现科学新理——能量守恒和转化定律的发现 能量守恒和能量转化定律与细胞学说，进化论合称19世纪自然科学的三大发现。

而其中能量守恒和转化定律的发现，却是和一个“疯子”医生联系起来的。

这个被称为“疯子”的医生名叫迈尔（1814~1878），德国人，1840年开始在汉堡独立行医。

他对万事总要问个为什么，而且必亲自观察，研究，实验。

1840年2月22日，他作为一名随船医生跟着一支船队来到印度尼西亚。

一日，船队在加尔各达登陆，船员因水土不服都生起病来，于是迈尔依老办法给船员们放血治疗。

在德国，医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针，就会放出一股黑红的血来，可是在这里，从静脉里流出的仍然是鲜红的血。

于是，迈尔开始思考：人的血液所以是红的是因为里面含有氧，氧在人体内燃烧产生热量，维持人的体温。

这里天气炎热，人要维持体温不需要燃烧那么多氧了，所以静脉里的血仍然是鲜红的。

那么，人身上的热量到底是从哪来的？顶多500克的心脏，它的运动根本无法产生如此多的热，无法光靠它维持人的体温。

那体温是靠全身血肉维持的了，而这又靠人吃的食物而来，不论吃肉吃菜，都一定是由植物而来，植物是靠太阳的光热而生长的。

太阳的光热呢？太阳如果是一块煤，那么它能烧4600年，这当然不可能，那一定是别的原因了，是我们未知的能量了。

他大胆地推出，太阳中心约2750万度（现在我们知道是1500。