​能量守恒定律的基本公式（能量守恒定律与第一永动机）

能量守恒定律的基本公式（能量守恒定律与第一永动机）

能量是一个奇妙的东西，它存在于我们得周围，但我们既摸不着它，也看到它。根据伟大物理学家爱因斯坦的经典能量公式E=mc²可知，任何有质量的物体都具有能量，这其中包括小到肉眼观察不到的分子与原子，大到地球和太阳。今天，我们不研究这些物体所具有的能量，我们只研究能量守恒定律与第一永动机的悖论。

其实，关于物体的能量守恒在前面我们已经有所介绍过，那就是机械能守恒定律。也就是说，物体不受外力对它做功时，物体的机械能是守恒的。在最简单的机械能守恒中，人们规定，物体的势能增加或减少多少，物体的动能就会增加或减少多少，这是机械能守恒定律的核心部分。

机械能守恒的前提条件是物体不受外力或外力对物体所做的功为零。但是，如果一旦物体受到了外力做功后，那么就有能量守恒这一说法了。假设一个人用酒精灯去加热一块玻璃，在玻璃没有破碎之前，那么酒精灯的热量转化成玻璃的什么能呢？

分析：在酒精灯燃烧玻璃的过程中，玻璃与酒精灯处于静止状态，中间是没有机械能增加的。然而此时，玻璃的温度在不断的升高，玻璃的内能也随之增加，也就是说，玻璃从酒精灯中吸收的热量全部转化为玻璃的内能了，用关系式表述为△U=Q，其中△U为物体的内能增量，Q为物体吸收的热量。

在比如，我们在使用气筒给轮胎充气的过程中，如果这个过程持续的时间长，当你停止给轮胎充气后，用手去摸气筒时并能感觉到气筒发烫。那么，这一过程又该如何解释呢？其实，这就是能量守恒最常见的实例，在气筒给轮胎充气的过程中，气筒厚壁与活塞在不停的摩擦，这时摩擦力对气筒壁做功使气筒壁的内能增加，从而使气筒的温度升高。这一过程中，用一个关系式△U=Q W，式中的W为外界对物体所做的功。

因此，人们在此基础上进行了一系列观察与研究，终于得出了能量守恒定律，即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另一种形式，或者从一个物体转移到别个物体上，能量在转化或转移过程中，其总量总保持不变，这就是著名的能量守恒定律。

也就是说，地球上无论人们怎样盖高楼大厦，地球的总能量不变。从物质的微观角度来说，构成物体的微粒子在地球上的总量是没有减少的，那么地球的质量也就没有减少，进而说明地球的能量也就没有任何改变。

但是，总有一些人敢于挑战权威，于是大胆的提出了永动机的构造模型，并以此模型为依据，制成了传说中的永动机。然而，永动机没有运行多长时间后就停止。换一句话说，永动机的能量在不断的减少，因此，第一动机永远不可能制成的原因是它违背了能量守恒定律。

看到这里，也许有人会说，在电视剧中，为什么我们能时常看到水车在没有外力的情况也能不停的运转呢，它难道就不是传说中的永动机吗？所以，很多高中生就由此开始崇拜古人的智慧了。那么，水车之所以能不停的运转，它靠的是什么呢？活着是什么能在水车之间转化呢？

我们知道，水车在不停的运转时，假如我们不考虑水车的叶轮在水中的阻力，此时就有水的势能转化为水车的动能，从而使水车不停的运转。因此，有水车的地方就一定存在着地势差。假如考虑到水车的叶轮受到的阻力因素，我们也能得出一个结论，那就是水的势能一定是大于或等于水车的动能和阻力对水车所做功之和的。

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