能量是物理学乃至整个自然科学的一个重要概念,中学生从初中开始就学习了能量的概念,然而我们不妨问问高三毕业生,能量是描述什么的物理量,学习几乎都答非所问,只能回答,能量是物体具有的对外做功的本领,功是物体能量转化的量度。这显然是循环定义。那么能量究竟是咋样定义的哪?
我们要从人类研究运动的历史谈起,人类从开始研究运动已经有数千年的历史,当初对运动的认识和研究都是独立的,比如为了对机械运动的研究,建立了力学理论,对机械运动的剧烈程度的描述,用速度来描述;对热运动的研究建立了热力学理论,对热运动的剧烈程度,用温度来描述。等等。到十九世纪,大量的事实表明,各种运动可以相互转化。比如,摩擦生热;伏达电池的出现等等。在各种运动转化时,巨大的挑战就是如何度量的问题,为了解决这个问题,当时动员了整个科学界的力量。包括物理学家、化学家、生物学家、医生等。经过数十年的努力,终于解决了这个问题。
那么什么是能量?能量就是用来描述运动剧烈程度的普遍适用的物理量。所谓普遍适用,就是可以描述所有的运动,包括机械运动、电磁运动、热运动、光运动、化学运动、生物运动等。那么功的概念是什么,我们把运动的转化简称为能量的转化。把能量转化过程叫做功。功的数值,也就是能量转化的数值。
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