MDF | 03. 热，功和能量

能量与机械力

• 能量是表征系统做功能力的物理量，其是守恒的，不会凭空消失或出现，只能转移到其他物体或转化为其他形式（热力学第一定律）

• 能量有多种计量单位，常见的有焦耳J、卡路里cal、千瓦时kWh、British Thermal Units(BTUs)等

• 能量转移或转化的速率被称为功率，其单位是瓦特W（1 W=1 J/s）

  例3.1：一个人的功耗约和一个灯泡相当

  Q：一个人每天需要进食2000 kcal，换算单位计算其每天的功耗

  A：

  $$\frac{2000\ kcal}{day} = (\frac{2\times10^6\ cal}{day}) \cdot (\frac{4.184\ J}{cal}) \cdot (\frac{1W}{J/s}) \cdot (\frac{1\ day}{3600\times24s}) = 97W$$

🐸🐸🐸 书上还有一些关于地球能源的信息，因为和逻辑主线不相关，就先“咕咕咕”了~

• 动量守恒：1668年，J Wallis发现，在物体碰撞过程中，尽管速度、位移、加速度等等都会变化，但“质量×速度”这一量却始终不变，无论碰撞如何发生。这个乘积被称作动量。借助该守恒规律，可以通过质量和初速度，求解碰撞后的情况。

• 对于任何机械系统，其能量都可以从动能和势能两个角度来描述：

  $$K+V = E = constant$$

  • 势能$V$（Potential Energy）：可以通过改变空间位置做功的能量，比如重力势能

  • 动能$K=\frac12 m v^2$（Kinetic Energy）：可以通过改变运动状态做功的能量

• 能量守恒（动能定理）：在机械系统中，动能+势能始终保持不变

• 力是物体产生加速度的原因，是做功的媒介；质量m

$$f = ma = m \frac{d^2x}{dt^2}$$

• 功是能量的变化

• 场力

热与热流

极值原理2：热力学第二定理

功和热是能量变换和转移的两种形式