科学中的能量可能是电气,机械,化学,热或核。
无论来源,它都是通过完成的工作来衡量的。
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如果它不适用于许多不同形式的能量,您将不会使用您的计算机!
击中键盘的手指噼啪声就是当能量在声波中达到耳朵时听到的。
你电脑显示器发出的光就是能量。来自电源线或电池的电能使你的电脑工作。你的身体是由你吃的食物中的化学能“提供能量”的。你的手可以感受到来自温暖显示器或笔记本电脑底部的热量。那是很大的能量!
但是所有这些“能源”形式以及它们来自哪里?继续阅读以了解。
能量是什么?
活力通常被定义为“工作的能力或能力”。
工作是能量转移,通常被定义为施加距离或距离的力力量X距离.
能量测量焦耳(1牛顿的牛顿施加超过1米距离)或脚磅(施加1英尺的距离)。
力量是从一种形式到另一个形式的工作或将能量转变为另一个形式的速度。电力测量瓦特(1焦耳每秒)或马力(550英尺磅每秒)。所以一个60瓦的灯泡把每秒60焦耳的电能转换成光能和热能。如果你举起一个盒子,你正在使用你身体的能量来做功。
不同形式的能量可以被归类为潜在或动力学。潜在的能量被储存起来,准备做功。如果铅笔放在桌子上,它就有势能。如果它从桌子上掉下来,势能就变成了动力学能量,运动能量(从所有助力的动能提升到推动)。
当铅笔撞到地板时,一些动能分散。最终所有铅笔的动能都被转移到地板上,停止滚动。
一旦它落在地板上,它就不再具有潜在或动能。如果你来一起移动铅笔,您的潜在的能量已经转向动能,而不是铅笔!
这种能量从一种形式转移到另一个形式而不改变总金额被称为能量守恒.这种关系进入第一热力学定律,哪些州能量不能被创造也不能被消灭- 它只能改变形式。
你可能已经熟悉了所谓的能量电磁辐射,即使你以前从未听过这个术语。
可见光、x射线、微波、无线电波和导致晒伤的紫外线都是不同类型的电磁辐射。
那么EM辐射是什么?基本上它是一个叫做的微小电带粒子的流光子,在波浪中旅行。它们实际上以特殊类型的波浪移动,称为横向波:一个不需要空气或电线的介质的一个。
这意味着EM辐射可以通过空间的真空行进。所有电磁波都可以以相同的速度行进,光速,每秒约186,000英里!然而,它们只能通过真空以最大速度行进;像水和空气一样的东西慢下来。
横波具有与其能量方向直径直角的振动(上下或侧向运动)。由于电磁谱也由光子组成,因此它可以用作颗粒流或波浪。EM辐射在一起由电场和磁场制成。
每一种电磁辐射都有不同的波长和频率。
频率是给定时间的波浪数。较短的波浪,频率越高。
并且频率越高,波浪中的能量越高。
波长指每个完整波循环之间的距离(例如,彼此相邻的两个峰值)。
太阳是地球上大部分能量的来源。太阳不像地球,它不是固体;相反,它是一个巨大的气体球,主要由氢组成。
每秒,微小的核(复数核)数以吨计的原子融合在一起形成分子。在这个过程中会释放出大量的能量。这种能量以电磁辐射的形式存在。
热
热能通常是通过红外线的电磁辐射。
它是我们眼中不可见的波长,但我们的皮肤可以感觉到它。热能只能是动力学,因为它是移动颗粒的能量。
从转移中增加的能量使得分子加速。当它们移动得更快,他们互相碰到并展开。足够的热量可以打破将分子作为固体保持在一起的粘合剂,因此它们成为液体。增加热量,液体将成为气体。
热量从热温度转移到冷温度。它一直在移动,直到它周围的所有分子是相同的温度(在混合的原始温度之间的某处)。
这种偶出状态被称为偶出状态热平衡.如果你给一杯油和一杯水等量的热量,油会变热,因为它有不同的热力容量- 它的分子移动更快。
温度是基于其分子的快速或速度移动的快速或慢的东西是多么热或冷的措施。
两个常用的温度尺度是摄氏度(c)和华氏度(f)。Celsius秤上的冷冻点为0°,华氏尺度为32°;它的沸点(当它变成蒸汽时)为100°C和212°F。
光
光在光谱中间是电磁辐射。它的波长是中等大小的,我们眼睛可以检测到的唯一波长。彩虹的所有颜色都是电磁谱的可见光集的一部分。红色光具有最长的波长(仅仅是红外线)和紫色光的波长最短(仅仅比紫外线辐射)。
太阳和其他热源产生白炽灯光,是由热能转化而来的光能。萤火虫、荧光棒和荧光灯泡将其他能量转化为光,而不需要消耗太多(或任何)热量。
了解更多关于光能的信息轻质和光学网络文章。
声音
声音在纵波中行进,这需要媒介,例如空气,以便旅行。这些也是压缩波,当空气被推开时形成,然后与间隔的空间一起聚集在一起。使用Slinky来展示这些波动如何工作。让某人持有一端的粘性,你握住另一端。分开,使得狭窄的长度延伸至大约一半。现在将你的末端直接推向另一个人。由于“波浪”沿着污水的长度涟漪,稠度的线圈也将以束形向前推。当这些波浪穿过耳朵并在大脑中加工时,它们被转换为您可以听到的声音。
化学
化学能是储存在连接原子的化学键中的势能。它可以被转换成电气通过化学反应破坏化学键而产生的热量或其他能量。
食物是化学能源的来源。我们的身体将潜在的能量存储在我们需要它之前。例如,当您坐在计算机上时,您的身体将一些化学能转换为另一种形式,使您能够移动。其他常见的化学能源是汽油和电池。
机械
机械能与物体的运动或电位运动相关联。泉水和橡皮筋有松紧带潜在的能量;当他们被伸出时,他们有可能在释放时射击房间。
也有引力潜在的能量,能量有所作为,因为它在地上的位置。
例如,当你握住球时,它具有来自地球重力的力量的潜在能量。
如果您释放它,潜在的能量将被转换为落下的动能。
球离地面越近,它的动能就越大,势能就越小。
核
核能来自裂变,原子的分裂,或融合,加入原子。
核电站使用裂变;太阳通过融合释放能量。一种铀,U-235,'不稳定。'
当流浪神经元出现时,不稳定的U-235原子吸收神经元,然后分裂成两个原子和更松散的神经元。
在过程中释放了大量的能量。在核电站,这用于产生功率:诱导裂变,释放热能,这导致蒸汽,这使得电厂的涡轮机能够为该区域提供电力。
现在,热门话题是我们是否应该使用比不可再生的能源更可再生能源。
来源可再生能量是我们在不使用它们的情况下使用的能量。一些例子是太阳(在阳光明媚的气候中,太阳能电池板可以捕捉其能量),风(我们可以用风车用它的能量),水,一个元素和化合物,为水电坝供电。
不可替补能源,如石油和煤炭,最终可能会用尽;它们不会像可再生能源那样不断被取代。
值得注意的科学家:玛丽·居里(1867-1934)
20世纪着名科学家玛丽居里曾出生于波兰,名称Maria Sklodowska。她的父母都是老师,虽然她的母亲在10岁时死了,但她的父亲在她的教育中非常有影响力。玛丽毕业于高中,荣誉最高,但遭受萧条,所以她的父亲送她一年的堂兄弟的农场。此时波兰由俄罗斯控制,波兰人只允许有限的教育。
玛丽和她的姐姐Bronya在一个非法的“浮动大学”,夜班,其位置经常改变。姐妹们同意通过巴黎学校互相帮助,妇女可以自由地参加大学。玛丽曾担任过几年的家庭教师,让Bronya通过医学院。
玛丽在此期间教授自己的基本化学,以及教导了一些波兰农民儿童阅读(即使它反对法律)。然后她的父亲获得了更好的工作,并且能够为Bronya的学业支付,所以玛丽能够拯救她的钱并去巴黎。
1891年,她在著名的索邦大学注册,正式改名为玛丽,但保留了她的波兰姓。起初,玛丽住在阁楼里,有时为了保暖,不得不穿上所有的衣服。她努力学习,三年后拿到了物理硕士学位,一年后拿到了数学学位,并获得了物理奖学金!
在寻找一个能够进行研究的实验室的同时,她遇到了皮埃尔居里。他让她分享他的实验室,在其余的生命中并排工作。1895年,他们一年后结婚了。
最终Pierre的父亲(一个寡妇)搬到了帮助照顾尼斯的年轻女儿,艾琳和夏娃,而他们的父母在实验室里工作。
玛丽鼓励皮埃尔完成撰写本论文并获得博士学位。他为自己对科学的兴趣感到自豪;她成了法国第一个在科学中获得博士学位的女性。玛丽对辐射进行了博士研究,跟进了铀和辐射的双重工作。
他发现铀不先吸收其他来源的能量就能释放能量(辐射)。玛丽使用皮埃尔和他的兄弟发明的静电计来测量低电流。
她证明放射性是铀的属性;能量实际上来自铀制成的原子。皮埃尔搁置了自己对晶体的调查,并帮助玛丽进行了研究。
他们发现了铀矿中的放射性元素镭和核苷酸塔伯伦德.他们在一个小棚子里工作,因为他们负担不起良好的实验室条件,尽管最终其他人注意到了他们的研究,并提供了资金支持,以建立一个更好的实验室。
玛丽正确地相信辐射可以用于医疗目的,比如杀死癌症和患病细胞。1903年,她、皮埃尔和贝克勒尔获得诺贝尔物理学奖,成为第一位获得诺贝尔奖的女性。
仅仅三年之后,皮埃尔就在一辆马车上摔死了。他们两人的健康都有问题,尽管他们拒绝相信这是由于使用放射性材料造成的。
玛丽在皮埃尔的死后继续努力工作。她创立了研究镭家学。
她接受了Pierre的教授,成为Sorbonne的第一个女老师。她还在她最古老的女儿的合作学校每周教育一次科学!
Marie于1911年赢得了第二份诺贝尔奖(这次在化学中,为她的工作隔离镭),第一个赢得两名诺贝尔奖的人。
在第一次世界大战期间,玛丽和女儿艾琳培训了其他人的辐射医疗用途。在1934年玛丽去世后,伊里琳和她的丈夫继续研究并在1935年获得诺贝尔奖,以发现人工放射性。
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让一个温度计
温度是衡量有多大或冷的东西;基于吸收或失去的热能量的温度变化,导致其内部能量增加或减少。
温度计如何测量温度?做你自己的找出来!
所有你需要的是一个玻璃脖子,摩擦酒精,红色或蓝色食品着色,直塑料吸管和一些粘土的玻璃瓶。(您还可以使用150或250ml烧瓶,单孔橡胶塞和玻璃管。)
首先,将几滴食物着色至半杯摩擦酒精,并将液体倒入瓶中。
然后将吸管竖直放入瓶中,一端离瓶底约半英寸,另一端伸出瓶盖。
使用粘土在秸秆周围的瓶子顶部制作塞子,将其牢固地固定到位。
当您进行实验时,请注意不要向上或向下移动吸管,这会影响吸管中的液体量。
将温度计放在一碗冷水中。吸管里的液体发生了什么?
接下来将温度计放入一碗热水中。发生什么了?温度较高使秸秆上升的液体,因为醇膨胀。
(您可能希望在瓶外面使用永久标记,以显示醇的水平在室温下,在寒冷的温度下和高温。根据您的研究结果,您认为酒精会扩大具有标准家庭的热量?酒精膨胀更多的温度变化比水更低。您可以尝试其他液体,看看它们是否与温度变化相比敏感。)
例如,虽然你自制的温度计不能准确测量水的温度是60华氏度,但它确实能显示温度比房间的温度高还是低。
(它需要校准测量度数。)
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