帶着超市去末世 第四百一十四章 能量（一）

    月亮，月球，末世中的月球按照范斌的說法是從地下世界產生的，末世的去月球在這個世界中有着非常重要的地位，從林楓發現月球的能量成分是能夠儲存能量和反射能量的粒子物質組成之後，林楓就知道這個世界或許還存在着其他的秘密，這些秘密能夠幫助林楓增強自身的能量。

    能量是質量的時空分佈可能變化程度的度量，用來表徵物理系統做功的本領。在末世中和原來的世界都已經證明，物質與能量之間是存在相互轉化關係的。

    能量以多種不同的形式存在；按照物質的不同運動形式分類，能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉化。各種場也具有能量。

    對應於物質的各種運動形式，能量也有各種不同的形式，它們可以通過一定的方式互相轉換。

    在熱現象中表現為系統的內能，它是系統內各分子無規則運動的動能、分子間相互作用的勢能、原子和原子核內的能量的總和，但不包括系統整體運動的機械能。

    空間屬性是物質運動的廣延性體現；時間屬性是物質運動的持續性體現；引力屬性是物質在運動過程由於質量分佈不均所引起的相互作用的體現；電磁屬性是帶電粒子在運動和變化過程中的外部表現，等等。物質的運動形式多種多樣，每一個具體的物質運動形式存在相應的能量形式。

    宏觀物體的機械運動對應的能量形式是動能；分子運動對應的能量形式是熱能；原子運動對應的能量形式是化學能；帶電粒子的定向運動對應的能量形式是電能；光子運動對應的能量形式是光能，等等。除了這些，還有風能、潮汐能等。當運動形式相同時，物體的運動特性可以採用某些物理量或化學量來描述。物體的機械運動可以用速度、加速度、動量等物理量來描述；電流可以用電流強度、電壓、功率等物理量來描述。但是，如果運動形式不相同，物質的運動特性唯一可以相互描述和比較的物理量就是能量，能量是一切運動着的物質的共同特性。

    能量可以不用表現為物質、動能或是電磁能的方式而儲存在一個系統中。當粒子在與其有相互作用的一個場中移動一段距離（需藉由一個外力來移動），此粒子移動到這個場的新的位置所需的能量便被儲存了。當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上，否則其所處在的場會藉由推或者是拉的方式讓粒子回到原來的狀態。這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能（勢能）。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能（勢能）。

    任何形式的能量可以轉換成另一種形式。舉例來說，當物體在力場中自由移動到不同的位置時，位能可以轉化成動能。當能量是屬於非熱能的形式時，它轉化成其他種類的能量的效率可以很高甚至是完美的轉換，包括電力或者新的物質粒子的產生。然而如果是熱能的話，則在轉換成另一種形態時，就如同熱力學第二定律所描述的，總會有轉換效率的限制。

    在所有能量轉換的過程中，總能量保持不變，原因在於總系統的能量是在各系統間做能量的轉移，當從某個系統間損失能量，必定會有另一個系統得到這損失的能量，導致失去和獲得達成平衡，所以總能量不改變。

    雖然一個系統的總能量，不會隨時間改變，但其能量的值，可能會因為參考系而有所不同。例如一個坐在飛機里的乘客，相對於飛機其動能為零；但是相對於地球來說，動能卻不為零，也不能以單獨動量去與地球相比較。

    根據動能定理，運動的物體如受到阻礙而減速直到停止以前，物體就會對障礙物做功。所作的功的量等於物體原有動能的量。因此可以說，動能是物體由於運動而具有的做功能力。例如高速飛行的槍彈具有動能，所以打到鋼板上能對鋼扳做功而穿入；捶到鍛件上的鐵錘具有動能，所以能對鍛件做功而使它變形。

    物質發生化學變化（化學反應）時釋放或吸收的能量。其本質是原子的外層電子變動，導致電子結合能改變而放出的能量。正負電子對湮沒成光子，就是電子的靜能轉換成光子的能量。

    物質內部原子分子熱運動的動能，溫度愈高的物質所包含的熱能愈大。熱機是膨脹的水蒸氣把它的熱能變成了熱機的動能。

    原子核內核子的結合能，它可以在原子核裂變或聚變反應中釋放出來變成反應產物的動能。因此，當物體靜止時也具有能量。物質的能量、質量這二者是密切相關的。原子核的質量比組成它的核子的總質量小，即自由核子結合成原子核時有能量釋放出來，這能量稱為原子核的結合能。比結合能（原子核中平均每核子的結合能）低的重核裂變成比結合能高的較輕核，或幾個比結合能低的輕核聚合成一個比結合能高的較重核，所釋放的能量就是原子能。

    人們根據大量實驗確認了能量守恆定律，即不同形式能量之間相互轉換時，其量值守恆。焦耳熱功當量實驗是早期確認能量守恆定律的有名實驗，而後在宏觀領域內建立了能量轉換與守恆的熱力學第一定律。康普頓效應確認能量守恆定律在微觀世界仍然正確，後又逐步認識到能量守恆定律是由時間平移不變性決定的，從而使它成為物理學中的普遍定律（見對稱性和守恆律）。在一個封閉的力學系統中，如果沒有機械能與其他形式能量之間相互轉換時，則機械能守恆。機械能守恆定律是能量守恆定律的一個特例。