能量轉(zhuǎn)換

簡介

　　能量以多種形式出現(xiàn)，包括輻射、物體運(yùn)動(dòng)、處于激發(fā)狀態(tài)的原子、分子內(nèi)部及分子之間的應(yīng)變力。所有這些形式的重要意義在于其能量是相等的，也就是說一種形式的能量可以轉(zhuǎn)變成另一種形式。宇宙中發(fā)生的絕大部分事件，例如，恒星的崩潰和爆炸、生物的生長和毀滅、機(jī)器和計(jì)算機(jī)的操作中都包括能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。

　　能量的形式可以用不同的方法來描述。聲能主要是分子前后有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)；熱能是分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；重力能產(chǎn)生于分隔物體的相互吸引；儲(chǔ)存在機(jī)械應(yīng)力中的能量，則是由于分離的電行相互吸引的結(jié)果。盡管各種能量的表現(xiàn)形式大不相同，但是，每種能量都能采用一種方法來測(cè)量，這樣就能夠搞清楚，有多少能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。不論什么時(shí)候，一個(gè)地方或一種形式的能量減少了，另一個(gè)地方或另一種形式就會(huì)增加同樣數(shù)量的能量。在一個(gè)系統(tǒng)中不論發(fā)生漸變還是驟變，只要沒有能量進(jìn)入或者離開這個(gè)系統(tǒng)，那么系統(tǒng)內(nèi)部各種能量立和將不發(fā)生變化。

　　但是，能量確實(shí)可以從系統(tǒng)邊界滲漏出去。特別是能量轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生熱能，通過輻射和傳導(dǎo)的方式泄漏出去。如通過發(fā)動(dòng)機(jī)、電線、熱水罐、我們的軀體和立體音響。而且，當(dāng)熱在流體中傳導(dǎo)或輻射時(shí)，激起的流動(dòng)通常促發(fā)了熱量的轉(zhuǎn)移。盡管傳導(dǎo)或輻射熱能很少的材料可用來減少熱能的損耗，但也無法完全避免熱能的流失。

　　與能量的轉(zhuǎn)移不同，其種類發(fā)生了變化

生活中利用能量轉(zhuǎn)化的例子

　　1、例如拍球，能量從人體（手）的化學(xué)能轉(zhuǎn)移到球，使之成為球的動(dòng)能，球的動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成彈性勢(shì)能，彈性勢(shì)能又轉(zhuǎn)化成動(dòng)能和重力勢(shì)能，只有靠這些能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化才能夠完成拍球這一過程.

　　2、太陽能熱水器，利用太陽能轉(zhuǎn)換成熱能加熱水給我們洗澡；太陽能電池，發(fā)電只要有太陽就能轉(zhuǎn)換成需要的能量。

　　3、電水壺是將電能通過電熱管轉(zhuǎn)換為熱能，從而燒開了水，水是吸收熱能。

　　能量是能夠使物體“工作”或運(yùn)動(dòng)的本領(lǐng)。雖然你看不見它，卻能感覺到它。任何東西只要有移動(dòng)、發(fā)熱、冷卻、生長、變化、發(fā)光、或發(fā)聲的現(xiàn)象，其中就有能量在起作用。

能量之間轉(zhuǎn)換的各種類型及方法

　　能量是一種看不見摸不著你卻一直能感覺得到的神奇東西，至今為止沒有任何人提取或發(fā)現(xiàn)它的真實(shí)面貌，有人認(rèn)為能量就是以物體內(nèi)部分子不斷震動(dòng)的頻率來衡量大小的，也就是熵的大小，其中證明宇宙膨脹的一個(gè)例子就是宇宙中總體的熵值在不斷增加，也就是宇宙在不斷趨于混亂，卻又不斷創(chuàng)造平衡，如此循環(huán)反復(fù)的從混亂與協(xié)調(diào)中平衡。

　　電能轉(zhuǎn)化熱能

　　電能轉(zhuǎn)化熱能一般通過熱電阻或熱輻射，例如家用的電熱爐，是在熱阻絲內(nèi)通過大量電流使熱阻絲產(chǎn)生大量熱能，通過熱輻射傳導(dǎo)給周圍環(huán)境。也可以通過微波裝置，使電能轉(zhuǎn)化成微波，通過直接的熱輻射轉(zhuǎn)為熱能

　　熱能轉(zhuǎn)化電能

　　至今為止，人類還沒想出很有效率的方法可以讓熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，似乎人類只發(fā)明了電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化的裝置，所以，如果想任何形式能量轉(zhuǎn)換為電能，必須先轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。但是，有的物質(zhì)如陶瓷等，在溫度變化時(shí)可以產(chǎn)生電勢(shì)差，進(jìn)而產(chǎn)生微弱電能，但無法用于發(fā)電。

　　機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能

　　通過切割電磁圈的磁感線，可以使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在電機(jī)中，機(jī)械能和電能可以互逆轉(zhuǎn)換。

　　光能轉(zhuǎn)化電能

　　可以通過光電效應(yīng)使光照射在金屬表面而輻射出電子，通過這種方法，人類設(shè)計(jì)了太陽能板，太陽能板是通過陽光照射硅晶體的PN結(jié)產(chǎn)生空穴電壓產(chǎn)生電能的，光能轉(zhuǎn)化電能是相對(duì)比較有效的轉(zhuǎn)換方式，并且隨著不可再生能源的枯竭，人類越來越重視可再生清潔能源的應(yīng)用，光能就是最受關(guān)注的清潔能源之一。

　　化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能

　　通過化學(xué)反應(yīng)使得正電子和負(fù)電子分別在陽極和陰極匯聚，其實(shí)這也是電池的充電過程。

　　電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能

　　借助電磁感應(yīng)效應(yīng)，人類設(shè)計(jì)了電機(jī)，可以使電能輕松轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在電機(jī)中，電能和機(jī)械能可以互逆轉(zhuǎn)換。

　　化學(xué)能轉(zhuǎn)化熱能

　　可以通過核裂變使得熵值大量增加，進(jìn)而產(chǎn)生大量熱能傳導(dǎo)出去。在核裂變過程中，不僅產(chǎn)生大量熱能，還產(chǎn)生大量光能及機(jī)械能等。

　　還有一種方法就是通過可燃物的燃燒，伴隨著光能的同時(shí)也產(chǎn)生大量熱能。

　　熱能轉(zhuǎn)化機(jī)械能

　　至今人類想到的最好方法，只有通過加熱水進(jìn)而通過水蒸氣驅(qū)動(dòng)機(jī)械做功，自從瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以來，人類一直沿用這個(gè)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

　　機(jī)械能轉(zhuǎn)化熱能

　　機(jī)械做功摩擦可以產(chǎn)生熱能，但一般效率不高，而且在實(shí)際應(yīng)用中無法通過這樣的轉(zhuǎn)化大量提供熱能，只作為機(jī)械能的能量損耗而已。

　　光能轉(zhuǎn)化熱能

　　光能在照射到物體時(shí)，自然就會(huì)伴隨熱能的傳導(dǎo)，但不同波段的光波導(dǎo)熱能力不同。

　　光能轉(zhuǎn)化機(jī)械能

　　太陽帆

　　光能轉(zhuǎn)化化學(xué)能

　　植物吸收太陽光進(jìn)行光合作用