能量轉換

能量轉換指能量在一固定封閉環境下既不能憑空產生也不能憑空消失，能量轉換是指從一種形式轉化為另一種形式或是從一個物體轉移到另一個物體。

能量以多種形式出現，包括輻射、物體運動、處於激髮狀態的原子、分子內部及分子之間的應變力。所有這些形式的重要意義在於其能量是相等的，也就是說一種形式的能量可以轉變成另一種形式。宇宙中發生的絕大部分事件，例如，恆星的崩潰和爆炸、生物的生長和毀滅、機器和計算機的操作中都包括能量由一種形式轉化為另一種形式。

基本介紹

• 中文名：能量轉換
• 套用學科：物理
• 含義：能量一種形式轉化為另一種形式
• 舉例：電能轉化熱能

簡介

能量的形式可以用不同的方法來描述。聲能主要是分子前後有規律的運動；熱能是分子的無規則運動；重力能產生於分隔物體的相互吸引；儲存在機械應力中的能量，則是由於分離的電行相互吸引的結果。儘管各種能量的表現形式大不相同，但是，每種能量都能採用一種方法來測量，這樣就能夠搞清楚，有多少能量由一種形式轉化為另一種形式。不論什麼時候，一個地方或一種形式的能量減少了，另一個地方或另一種形式就會增加同樣數量的能量。在一個系統中不論發生漸變還是驟變，只要沒有能量進入或者離開這個系統，那么系統內部各種能量立和將不發生變化。

但是，能量確實可以從系統邊界滲漏出去。特別是能量轉換會導致產生熱能，通過輻射和傳導的方式泄漏出去。如通過發動機、電線、熱水罐、我們的軀體和立體音響。而且，當熱在流體中傳導或輻射時，激起的流動通常促發了熱量的轉移。儘管傳導或輻射熱能很少的材料可用來減少熱能的損耗，但也無法完全避免熱能的流失。

相關案例

與能量的轉移不同，其種類發生了變化

示意圖

1 例如拍球，能量從人體（肌肉）的化學能轉移到球，使之成為球的動能，球的動能又轉化成彈性勢能，彈性勢能又轉化成動能和重力勢能，只有靠這些能量的轉移、轉化才能夠完成拍球這一過程.

2太陽能熱水器，利用太陽能轉換成熱能加熱水給我們洗澡；太陽能電池，發電只要有太陽就能轉換成需要的能量。

3 電水壺是將電能通過電熱管轉換為熱能，從而燒開了水，水是吸收熱能。

能量是能夠使物體“工作”或運動的本領。雖然你看不見它，卻能感覺到它。任何東西只要有移動、發熱、冷卻、生長、變化、發光、或發聲的現象，其中就有能量在起作用。

能量之間轉換的各種類型及方法

能量是一種看不見摸不著你卻一直能感覺得到的神奇東西，至今為止沒有任何人提取或發現它的真實面貌，有人認為能量就是以物體內部分子不斷震動的頻率來衡量大小的，也就是熵的大小，其中證明宇宙膨脹的一個例子就是宇宙中總體的熵值在不斷增加，也就是宇宙在不斷趨於混亂，卻又不斷創造平衡，如此循環反覆的從混亂與協調中平衡。

電能轉化熱能

電能轉化熱能一般通過熱電阻或熱輻射，例如家用的電熱爐，是在熱阻絲內通過大量電流使熱阻絲產生大量熱能，通過熱輻射傳導給周圍環境。也可以通過微波裝置，使電能轉化成微波，通過直接的熱輻射轉為熱能

熱能轉化電能

至今為止，人類還沒想出很有效率的方法可以讓熱能直接轉化為電能，似乎人類只發明了電能和機械能轉化的裝置，所以，如果想任何形式能量轉換為電能，必須先轉換為機械能。但是，有的物質如陶瓷等，在溫度變化時可以產生電勢差，進而產生微弱電能，但無法用於發電。

機械能轉化電能

通過切割電磁圈的磁感線，可以使機械能轉化為電能。在電機中，機械能和電能可以互逆轉換。

光能轉化電能

可以通過光電效應使光照射在金屬表面而輻射出電子，通過這種方法，人類設計了太陽能板，太陽能板是通過陽光照射矽晶體的PN結產生空穴電壓產生電能的，光能轉化電能是相對比較有效的轉換方式，並且隨著不可再生能源的枯竭，人類越來越重視可再生清潔能源的套用，光能就是最受關注的清潔能源之一。

化學能轉化電能

通過化學反應使得正電子和負電子分別在陽極和陰極匯聚，其實這也是電池的放電過程。

電能轉化機械能

藉助電磁感應效應，人類設計了電機，可以使電能輕鬆轉化為機械能。在電機中，電能和機械能可以互逆轉換。

化學能轉化熱能

可以通過核裂變使得熵值大量增加，進而產生大量熱能傳導出去。在核裂變過程中，不僅產生大量熱能，還產生大量光能及機械能等。

還有一種方法就是通過可燃物的燃燒，伴隨著光能的同時也產生大量熱能。

熱能轉化機械能

至今人類想到的最好方法，只有通過加熱水進而通過水蒸氣驅動機械做功，自從瓦特發明蒸汽機以來，人類一直沿用這個方法進行轉換。

機械能轉化熱能

機械做功摩擦可以產生熱能，但一般效率不高，而且在實際套用中無法通過這樣的轉化大量提供熱能，只作為機械能的能量損耗而已。

光能轉化熱能

光能在照射到物體時，自然就會伴隨熱能的傳導，但不同波段的光波導熱能力不同。

光能轉化電能再轉化為機械能

太陽帆，太陽能電池板

光能轉化化學能

植物吸收太陽光進行光合作用