能量
物理意義
自然界的貨幣
做功的能力
如同人類世界中 有錢才能做事
在自然界裡 有能量才能作功
為純量
為導出量
因次
L² × M × T⁻²
SI制單位
J
kg× m² × s⁻²
動能
因運動而具有的作功能力
公式
K=m×v² / 2
m
v
物體的質量
物體的速度
動量
P = m×v
K=P² / 2m
位能
因位置而具有的作功能力
因形狀而具有的作功能力
地表附近 質量m的物體在距地表高度h處 具有重力位能
Ug =mgh
遠離地表時 質量m的物體在距地表高度r處 具有重力位能
Ug = GMm / r²
相距r的兩點電荷 Q₁及Q₂ 具有電位能
Uₑ = kQ₁Q₂ / R²
彈力常數k的彈簧 由原長開始發生形變x 具有彈力位能
公式
Uₛ = kx² / 2
熱能
因溫度而具有的作功能力
巨觀
在物態不變的情況下 物體吸收/放出能量
可使溫度上升/下降
公式
ΔH= mSΔT
m
S
ΔT
物體質量
物體比熱
物體溫度變化
ΔT>0即升溫 代表物體吸熱
ΔT<0即降溫 代表物體放熱
微觀
溫度越高 氣態園子運動的激烈程度越大
公式
平均動能 K = 3kBT / 2
T
kB
波茲曼常數
1.38× 10⁻²³ [J/K]
原子的絕對溫度
因物態改變而具有的作功能力
以水為例 在1atm下
0°C H₂O₍ₛ₎ + 熔化熱 -> 0°C H₂O₍ₗ₎
100°C H₂O₍ₗ₎ + 汽化熱 -> 100°C H₂O(g)
水的熔化熱 80 [cal/g]
水的汽化熱 539 [cal/g]
光能
因光量子而具有的作功能力
公式
E = hf
一個光子的能量
f
h
普朗克常數
6.63×10⁻³⁴ [J×s]
電磁波的頻率
核能
因核子分離而具有的作功能力
公式
E = mC²
m
C
真空中的光速
3*10⁹ [m/s]
減少的質量