能量漫谈(2) 江铭辉 五梦网
6. 动能
太空的火箭、移动的棒球、下落的砖块、水,或是流动的水、跑步的人,都具有能量,因为这种能量是由运动而产生的,通常称为动能,移动愈快的物体,其所需的动能愈大。
7. 位能
位能或称之为蓄能,和物体的位置有开,如悬崖上的有头,高举的打桩机,压缩的水蒸气,水坝里的水,或上过发条的钟表。煤、油、瓦斯和其他燃料,也都被认为含有潜在的能,因为在适当的情况下燃烧,都能作功。
在图7中,我们说明了位能或储存能如何被利用?首先一个人消耗他体内的能量爬到跳水台上。此时他有比水面更大的位能,然后他跳下来,将位能变成动能。在他尚未跳下水前,他把能量暂时存起来。跳下后又将位能变成动能。
图7:跳水是位能的表现。
四、各种能量的互换
热能、光能、机械能、电能、化学能、及原子能,是能的普通形式如图8所示)。太阳以光波方式(辐射)传到地面的是光和热,常称为辐射。当你坐在火的旁边、或站在红热的火炉旁边,亳无疑问的就能感觉到辐射能的存在。
能量的形式,并非固定而一成不变者。它们之间,可以互变。所以,下落水柱具有的动能,可以转动发电机的水轮机,产生电流,点亮白热灯泡,转动马达,或使化学电池充电(图8)。上面的例子说明了能量的互换(如图9所示)。太阳实际上是地球所吸收所有能量的来源。经过一连串的转变,就成了大家所用的各种不同形式的能量。
图8:水从高处流到低处,由于水位能量变成动能,推动水轮机,转动发电机产生电流。
图9:太阳的热将水蒸发成天空的云,在落在高山上变成水流具有动能,可以转动发电机的水轮机,产生电流,点亮白热灯泡。这是一连串,能量从一种形式转变成另一种形式的例子。
如图10所示,当你划船时,你正把身体的能量转变成船的动能,譬如你曾经试图拉长弹弓或是举起重物吗?你必须使用你身体中的能量,才能做这些事,此时来自你身体的能量去了何处?它是被储存在弹弓的橡皮筋内或是举起的重物中,这种储存的能量正等待着运用出去:从弹弓释出的能量,可使石头飞向空中(图11);当举起的重物释放时,它将回落到地面(图12),并以重大速度撞击地面。又如汽车是将化学能(石油燃烧)变成动能(图13),电水壶将电能便成热能(图14)。
图10:划船是把你身体的能量转变成船的动能
图11:弹弓的橡皮筋被拉长时,有相当大的位能,当放开橡皮筋时,位能变成动能,石头会飞出去。
图12:举重物也是位能变成动能。
图13:汽车是将化学能(石油燃烧)变成动能
图14:电水壶将电能便成热能
五、能量不灭
把100元钞票向摊贩买30元的东西,并不须把100元钞票撕成10张,拿出撕碎3张10元。你只要将完整的100元钞票拿给摊贩,摊贩自然给你70元钞票。因此当能的形式互换时,并没有能量的损失。所以,能量不会无中生有,或由有变无。由于这种事实,科学家们得到一个结论,就是:地球和它四周天体的能量总和是不变的,这就是能量不灭定律。