【文章內(nèi)容簡介】 池中存儲著電能、水庫存儲水的勢能、核燃料中存儲著核能等等。 專題小結(jié) ，會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，但轉(zhuǎn)化過程中能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，能的總量保持不變。這就是能量守恒定律。能量守恒定律是關(guān)于物質(zhì)運動的普遍定律，為物質(zhì)運動是永恒的這一辯證唯物主義觀點提供了自然科學(xué)的有力證據(jù)。 ，即只能自發(fā)地從高溫區(qū)向低溫區(qū)而不會自發(fā)地從低溫區(qū)向高溫區(qū)。 能量耗散。在能的轉(zhuǎn)化過程中，能量耗散是不可避免的?？茖W(xué)家用熵的大小，表示一個物質(zhì)系統(tǒng)能量不可用程度的大小。物質(zhì)系統(tǒng)的熵越大，該系統(tǒng)能量的不可利用程度也越大。 閱讀 核能來自原子核內(nèi)部核子間的相互作用 我們知道原子彈、核電站、太陽釋放的能量都是核能。核能來自原子核內(nèi)部?？茖W(xué)家在 1925年發(fā)現(xiàn)，各種元素的原子核質(zhì)量，略小于組成它們的質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和，這種現(xiàn)象被稱為“質(zhì)量虧損”。核能就與“質(zhì)量虧損”有關(guān)。 愛因斯坦在相對論中告訴我們質(zhì)量和能量是可以轉(zhuǎn)化的，質(zhì)量和能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系可以用質(zhì)能關(guān)系式 E=mc2表示。根據(jù)質(zhì)能關(guān)系式，質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為它們結(jié)合成原子核時所放出的能量（稱為結(jié)合能）。重核裂變與輕核聚變時，所放出的能量都是由原子核的“質(zhì)量虧損”轉(zhuǎn)化而來的。原子核雖小，虧損的質(zhì)量更小，但由于 c2這個數(shù)值巨大，再加上物質(zhì)所包含的原子數(shù)量極大，所以只要很小一部分物質(zhì)的原子核發(fā)生裂變或聚變，釋放出來的能量就極為可觀。例如 1kg鈾 235完全裂變所釋放出的能量可達(dá) 1010kj，是 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放能量（ 3 104kj）的 243萬倍。 質(zhì)子和中子在結(jié)合成原子核時為什么會釋放能量呢？這和原子核內(nèi)部核子（科學(xué)家們在研究原子核內(nèi)部相互作用往往忽略質(zhì)子和中子的區(qū)別而通稱核子）之間的相互作用有關(guān)。我們知道，原子核的大小約為 1015m，雖然質(zhì)子之間存在著靜電斥力，但原子核的結(jié)合仍很牢固，可見核子之間必定存在一種要比靜電斥力強得多的吸引力 ——核力，原子核正是依靠這種極強的核力使核子牢固地結(jié)合在一起的。假如要把原子核內(nèi)的質(zhì)子或中子取出，必定要克服核力而做功，就象從原子中取出電子要做功一樣。反之，若是把孤立的核子結(jié)合成原子核，則必定要放出一定的能量△ E?？茖W(xué)家們把這一能量稱為原子核的結(jié)合能。 由上可見，核能就是原子核裂變或聚變時質(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化來的結(jié)合能，或者說核能是原子核內(nèi)部核子間的相互作用能。 閱讀 平行板電容器的儲能 把已充電的電容器的兩極板用帶絕緣柄的螺絲刀短路時，可以看到放電時產(chǎn)生的火花，并聽到響聲。利用電容器放電時的能量可以點亮攝影用的閃光燈，可以點焊金屬等。 電容器放電時釋放的能量來源于充電后電容器的儲能。充電后的電容器兩極板內(nèi)側(cè)帶有等量異種電荷，板間形成一勻強電場，這一電場的能量就是電容器的儲能，它屬于電磁相互作用能。 對于一個確定的電容器來說，其電容 C是不變的量，充入的電量 Q越多，極板間電壓 U越高，則電容器的儲能越多，即電容器所儲能量為： W=１／２ QU 將 Q =U C代入上式，得 W=１／２ CU2 由上式可知，在一定電壓下，電容 C越大，則電容器的儲能越大；對同一電容器來說，充電電壓（在充電結(jié)束時，電容器極板電壓等于充電電壓）越高，電容器的儲能越大，但充電電壓不允許超過電容器的耐壓值，若超過將導(dǎo)致電介質(zhì)被擊穿而損壞電容器。 閱讀 新發(fā)現(xiàn)的儲能物質(zhì) —— 可燃冰 我們已經(jīng)知道，可燃冰是新近發(fā)現(xiàn)的儲存著大量化學(xué)能的物質(zhì)，它主要分布在海底沉積物中，是目前世界上許多國家正在開發(fā)的新能源?？扇急恼矫Q是天然氣水合物，它的外形像冰雪或固體酒精?？扇急c火即燃，使用十分方便。 可燃冰存儲的是什么能量呢？ 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海底古生物尸體經(jīng)過漫長地質(zhì)年代的沉積后，會被細(xì)菌分解會產(chǎn)生甲烷，另外地球深處產(chǎn)生的含有甲烷的天然氣也會不斷進(jìn)入地殼，這樣只要溫度不太高（ 10℃ 以下）壓力足夠大（ 30大氣壓以上），甲烷分子就會被若干個水分子形成的籠型結(jié)構(gòu)接納，生成籠型固體結(jié)晶水合物分散在海底巖層（或某些地表深層）的空隙中。所以“可燃冰”中存儲的能量實際上就是甲烷中的化學(xué)能。在常溫下，可燃冰就分解為甲烷和水。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)存在控制宇宙神秘能量的新證據(jù) 天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種控制宇宙的神秘能量 ———暗能量的最新證據(jù)，這種暗能量可能占宇宙總能量的 2/3，它正在把宇宙中的星系及星系中的一切以史無前例的速度相互分離。 近年來，科學(xué)家們一直在尋找宇宙不僅正在膨脹，而且正在加速膨脹的原因。有人認(rèn)為，是神奇的暗能量在遠(yuǎn)距離上把物體推開，從而克服了引力的局部作用。 最近，英國曼徹斯特大學(xué)伊恩 布勞內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際天文小組為神秘的暗能量的存在提供了新的證據(jù)。 這些科學(xué)家觀察到，來自遙遠(yuǎn)而明亮的類星體的光被彎曲后，形成了若干個類星體的圖像，圖像的數(shù)目和途中存在的星系所形成的引力透鏡數(shù)目不相符合，由此科學(xué)家斷定，途中必定存在為我們看不見的其他物質(zhì)，從而證明了宇宙中確實存在暗能量。 引力透鏡現(xiàn)象是由于來自遙遠(yuǎn)星系的光在到達(dá)天文望遠(yuǎn)鏡之前，會被途中的其他物體的引力所彎曲，和通常的透鏡折射光相似。 據(jù) 《 新科學(xué)家 》 雜志新聞網(wǎng)站報道，該天文小組的一位科學(xué)家使用包括宇宙年齡在內(nèi)的參數(shù)和引力透鏡源的可能數(shù)目，計算被引力透鏡折射的類星體的數(shù)目。他發(fā)現(xiàn)這一數(shù)目大約是沒有暗能量存在的情況下類星體圖像數(shù)目的兩倍。因此他推算出，宇宙的 2/3必定是由暗能量組成的。 剩下的 1/3由暗物質(zhì) (它的形態(tài)至今還不知道 )和組成星球與行星的常規(guī)物質(zhì)構(gòu)成。所有這兩種物質(zhì)的引力是正常的引力，即通常的萬有引力。 而暗能量與它們相反，具有長距離的反引力 ( anti gravity )性質(zhì)。與神秘的暗物質(zhì)一樣，目前科學(xué)家們并不知道暗能量究竟是什么，但這些新的結(jié)果增加了暗能量存在的可信度?，F(xiàn)在科學(xué)界普遍相信，它是宇宙加速膨脹的原因。 其實，有關(guān)反引力的想法并不新鮮。早在 80多年前，愛因斯坦就已經(jīng)把這種反引力效應(yīng)以所謂的宇宙常數(shù)的名義包括在他的廣義相對論中了。當(dāng)時，愛因斯坦為了不使星球由于相互間的吸引力而擠到一起，設(shè)想宇宙中應(yīng)該還存在一種排斥力，它與引力相對抗，從而使宇宙保持穩(wěn)定。他把這個排斥力稱為宇宙常數(shù)。 上世紀(jì) 20年代，哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙并非靜止不動，而是在不斷膨脹。愛因斯坦便放棄了他發(fā)明的這個宇宙常數(shù)，并稱這是他“一生中最大的錯誤”。因為愛因斯坦本人和后來的許多天文學(xué)家都把這個宇宙常數(shù)只看作是數(shù)學(xué)上的假設(shè)，而不認(rèn)為它和實際的宇宙有多少關(guān)系。直到上世紀(jì) 90年代也沒有人想到過這個效應(yīng)會變成現(xiàn)實。 可現(xiàn)在暗能量的發(fā)現(xiàn)證明這個排斥力確實存在?？磥?，如果愛因斯坦還活著，也許他就會承認(rèn)，放棄宇宙常數(shù)是他一生中第二個最大的錯誤。