6 1 能量 的
⼼
功
l
W
⼆
形式
n
FXS
功 為 純 量 但 有 正負
功
2
and 不
與
以 地⾯
3
91 1
F 與 w 垂直
位 能 wmgh
U ⼆ mghl 動 位能
重⼒ 位
動 能
s 需與 F 平⾏
i 0
可⽤
彈簧形變量and 外⼒
彈⼒ 位 能
能 零 位 ⾯ 可 ⾃由 選擇
為零 位 ⾯
k
mr
通常
⼒學 能 守恆 定律
位能 與 動能 統稱為⼒學 能
在彈簧 或 物 体 ⾃由落体時 不考慮阻⼒
都 符合 ⼒學 能守恆
6
-
2
微觀 尺度下 的 能量
物 体 看似 靜⽌ 但 其實 內部分⼦持續 運
-
動 帶有 動 1 位能
為 物 体 熱能
⽽ 所有分⼦的 ⼒學能即
巨觀⾓度下稱 內 能
理想 氣 体
⼈
本⾝ 所占之 體積與氣体充滿 之体積 相比 可
略去
2
分⼦ 間
幾乎無作⽤⼒ 位能可忽略
米 理想 氣体 的分⼦ 總 動能
⼆
⼆
總內能
總熱能
熱傳導
恆 由 ⾼溫
低溫
絕對 溫 標
溫度下降 氣体 分⼦運動速度 下降
壓⼒ 隨之 下降
負 273.15
C
P 下降⾄ 0
-
時 氣体
所以
CO
273.15 C 即為 絕對零度
絕對 溫 標
⼆
聶⽒ ⼗
⼨
273.15
6 3 能量 守恆
-
已知
⼆
能量 間 可 轉換
英國⼈ 焦耳 發現 功 跟 熱量 間 可以轉換
利⽤ 重物 位能
減少 換成 ⽔ 中 的
熱量
各 種 能量轉換 時
會遵守 能量守恆 但 不⼀定
⼒學 能 守恆 ⽽ 能量轉換
也 ⼀定會有能量流失 但 依
雈 符合 能量 守恆
四
作 功 的 能⼒
以氣
機
0
渦輪機 為 例
⾼溫 蒸氣 推動 渦輪
⾼溫 蒸氣熱量 Q
⼆
低溫 潑氣熱量
Q
Qz
W
符合 能量守恆
Qz
wt
功
但 能量 轉換後 系統變得更加 雜亂
制 序變差
作
所以 Qz 的
功 能⼒亦變差
作 功 能⼒ 較差 即 能量 品質 變差
有序
越無序
作
功 能⼒ 佳
作
功 能⼒ 越 差
以上 即為 能量守
我們 仍 無法
巴熱 完全換成功的
不但
2
原因
6
-
4
質能 互換
愛因斯坦
E
mci
1905年提出 青爭 ⽌ 物 体 也有 靜 能量 E
偽 光速 ⽽且 m 與
E 可以 互換
g 核反應前後 質量不等
因此放出能量
核分裂
經 外界 撞擊
原⼦核分裂成 數 個 更 輕 的
原⼦核
egòn
台
2
乩
krila
3
in
其中釋放⼀點點質量但產⽣ ⼤
量能量
質量數 守恆
核分裂應滿⾜能量 守恆
質⼦
數守恆
0
9
如果射出的 中⼦ 可以 撞到
其它 原⼦核 即 觸發連鎖 反應
0
米 核能發電 即 利⽤ 核分裂反
應
由於
TO
H原⼦核
tcno
與中⼦質
多
收中⼦能⼒佳
中⼦
相當
量
當慢中⼦太少也可以
反應
產⽣⼤量
動能
連鎖 可
能 可以將
控制棒
被撞
轉移給
⽤來
發電 or 製
量 因此可
鼝
造原⼦彈
發 U 濃度
棒 原⼦彈
發電有可控制
調整
3
極低 可控
90
以上
不可 控
輻射 安全
核融合
將兩 個 較 輕 的 原⼦核融合成
⼀
個 較重的
因此 也會 放出 能量
會 損失 ⼀些 質量
為宇宙 中 恆星 能量 主要 來源
以 太陽 為 例
因 太陽 核⼼ ⾼溫 ⾼壓
IH
⼦
其中2質轉換成中
1 Ht
馅
Ht IH
氚 氫
8V
䴐
聳
Hetr
⽣
氦
保
同
齉
疫
He
Ht Qe
3He
⽣He
賣
兩個 He
吐
放
原
出
核
⾙
⼦
淨 反應式 41 H
⽣He
2
⼦
29 ettzǒvtzr
4 質⼦ 結合成 I 氦原⼦核
也放出 25 百萬電⼦伏特 的 能量
25MW
電磁 加 質⼦間有庫侖
斥⼒ 不易靠近故核融合 不易發⽣
弱⼒
I 質⼦轉換成中⼦
強⼒ ⼆ 中⼦和質⼦ 形成原
⼦核
核融合 原料 易取得 且更安全 不會 排出
溫室氣体 也 無⾼放射性核廢料
不過 地球 沒有 太陽 上⾼溫⾼壓 的 環境
⽬前 尚 無法 利⽤ 核融合⼤規模 發電