亥姆霍兹能量守恒定律

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能量守恒定律是如何得来的

能量守恒定律是如何得来的被恩格斯称为“伟大的运动基本规律”――能量守恒和转化定律，是19世纪自然科学的一块重要理论基石。

它是由迈尔、焦耳和亥姆霍兹几乎同时提出的，能量转化和守恒定律揭示了机械、热、电、磁、化学等各种运动形式之间的统一性，不仅是继牛顿力学之后完成的物理学的第二次大综合，而且为马克思主义哲学的辩证唯物主义自然观的创立奠定了坚实的自然科学基础。

它正式宣告了“永动机”是不可能制造出来的。

同任何一个伟大科学发现一样，能量守恒和转化定律也有一个潜在的孕育阶段，也经历了一番曲折的提出及论证过程，而后才为人们所普遍承认和接受。

能量守恒定律最早是由被称为“疯子”的德国医生迈尔（1814-1878）开始研究的。

1840年迈尔开始在汉堡独立行医，他对万事总要问个为什么，而且必亲自观察、研究、实验。

1840年2月22日，他作为一名随船医生跟着一支船队来到了印度尼西亚。

一天，船队在加尔各达登陆，船员因水土不服都生起病来，于是迈尔依老办法给船员们放血治疗。

在德国，医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针，就会流出一股黑红的血来，可是在这里，从静脉里流出的是鲜红的血。

于是，迈尔开始思考：人的血液所以是红色的，是因为里面含有氧，氧在人体内燃烧产生热量，维持人的体温。

这里天气炎热，人要维持体温不需要燃烧那么多氧，所以静脉里的血是鲜红的。

那么，人身上的热量到底是从哪来的？心脏顶多只有500克，它的运动根本无法产生如此多的热量，无法只靠它维持人的体温。

那体温是靠全身血肉维持的了，而这又靠人吃的食物而来，不论吃肉吃菜，都一定是由植物而来，植物是靠太阳的光热而生长的。

太阳的光热呢？太阳如果是一块煤，那么它只能烧4600年，这当然不可能，那一定是别的原因了，是一种我们未知的能量了。

他大胆地推出，太阳中心约2750万度（现在我们知道是1500万度），迈尔越想越多，最后归结到一点：能量如何转化（转移）？他一回到汉堡就写了一篇《论无机界的力》，并用自己的方法测得热功当量为365千克（力）米/千卡。

2能量守恒定律在现代自然科学中的核心地位

能量守恒定律在现代自然科学中的核心地位人类在很早就孕育了守恒的思想。

守恒的思想认为大自然是周而复始，无限循环的。

现在我们知道，从本质上讲守恒性来源于对称性。

实际上，由于对称性意味着不变性，进一步发展就意味着经过某种对称变换后物理规律的不变性，这就意味着守恒。

人类最初对于守恒观念的认识还是非常原始和朴素的。

随着自然科学的发展，人们对于守恒概念的认识也逐步深入。

对称性与守恒律密切联系的见解最早来源于经典力学。

从17世纪开始，伽利略、笛卡儿、莱布尼茨、伯努利、拉格朗日等科学家从不同的方面阐述了动量和能量守恒的思想。

19世纪40年代，迈尔、焦耳、亥姆霍兹等科学家从不同侧面独立地发现了物质运动之间能量的守恒性，于是物理学就把这些不同的发现综合上升为能量守恒定律。

随后，对称性和守恒律的对应关系也逐步推广到电磁学、量子力学、量子场论以及基本粒子理论等领域。

1.能量守恒定律的提出某些物理量守恒的想法渊源于西方的哲学思想，千百年来人们通过对天体的观测，发现了宇宙天体的运动并没有减少的迹象。

所以在16－17世纪，许多哲学家都认为宇宙间运动的总量是不变的。

笛卡儿和莱布尼茨都是这种思想的宣传者，而且都致力于寻求一个合适的物理量来量度运动，以表达宇宙运动的守恒。

笛卡儿提出，质量和速度的乘积，并把这个量叫做“运动量”。

现在通常把这个量叫做动量，并且已经确立了动量守恒定律。

可以说，笛卡儿社动量守恒定律的先导。

莱布尼茨也相信某种与运动有关的量是守恒的，这就是他所说的“力”。

他认为，应该用ＭＶ来量度力，并称之为“活力”。

他还认为，物体静止了“活力”并没有损失掉，而是以某种形式储存起来。

他把这种与静止状态相联系而储存起来的“力”称为“死力”。

莱布尼茨的观点是机械能守恒定律的萌芽。

此后近２００年的历史中，物理学界始终存在着ＭＶ和ＭＶ2哪一个是真正的量度运动的量的争论。

直到１９世纪恩格斯科学地论述了两者的区别和运用范围，并结束了这场争论。

亥姆霍兹定理

各科学习都取得了较好成绩。学习成绩报告表明：他的拉丁语、希腊语、希伯来语、宗教、数学及物理学方面的成绩良好，历史和地理学成绩优异。中学毕业考试结果表明，他的希腊语、法语、拉丁语成绩出色，数学考试表明了他对数学原理有着超乎寻常的理解。在额外提交的一篇题为 “论自由落体定律”的论文中，其思想和表述非同一般地准确，表明了他对物理问题的深思熟虑。在随后举行的口试中，他以优异的成绩获得通过。１８３８年９月，亥姆霍兹以出色的成绩完成了中学学业。还在中学阶段，亥姆霍兹就对物理学产生了浓厚的兴趣。通过物理学和化学实验的具体操作以及父亲和其同事间常有的科学讨论的熏陶，他决定投身科学事业的愿望日益强烈。同时，一些独具创造性的实验也一再唤起他求知的欲望。然而收入欠丰的父亲还要承担亥姆霍兹的两个妹妹和一个弟弟的教育任务，实在无钱支持他专门从事物理学的学习，遂推荐他到弗里德里希－维廉医学院学习。这样，一方面在学医的同时，还可以学到一些物理知识；另一方面，学习上能得到政府的资助，条件是五年的医学学习之后，必须作为军医服务八年。于是亥姆霍兹愉快地接受了父亲的建议，踏上了学医的道路。扎根弗里德里希－维廉医学院１８３８年１０月，亥姆霍兹带着对知识的渴求和对自然科学的无限热爱之情，来到了位于柏林的弗里德里希－维廉医学院，从此开始了新的生活。正是在这里，他接受了多方面的教育，加之自身的天赋和父母的精心培养，他的智力达到了更高的水平，从而为未来的辉煌事业奠定了坚实的基础。医学院的学习生活是紧张而有秩序的，他每周都要上４０多节课。它们包括化学、一般解剖学、内脏学、骨科学、感觉器官解剖学、物理学、内科学、逻辑学、历史、拉丁语、法语等课程。尽管功课很忙，他还是按父亲嘱咐的那样，每天抽时间用于音乐，演奏莫扎特和贝多芬等人的名作，晚上时常研究歌德和拜伦的作品或做些微积分。第一学期的课程结束后，他认真研读了休谟、康德等人的著作。在他看来，自己需要认真学习这些伟人的著作，特别是康德和休谟的著作。休谟的著作曾使他爱不释手，以致有一天晚上他一气之下连读了几本休谟的著作，其中的认识论问题深深地打动着他，并对他日后的哲学思想的形成产生了重大影响。第二学期，他特别被缪勒（Johannes Muller）的生理学课程所吸引。另一件对他来说特别有意义的事情是，他被学院图书馆指定为助理馆员，馆内丰富的资料给他提供了充足的精神食粮。正如他于１８３９年３月给父母的信中所说：“助理馆员的工作每周要花去我两个小时，但这是从馆藏的大量旧文献中发现有价值的东西的最好方式”。（〔１〕，ｐ．１９）正是在这期间，他自学了欧拉（Euler）、伯努利（D.Bernoulli）、达兰贝尔（d Alembert ）、拉格朗日（Lagrange）和其它科学家的重要著作，从而大大提高了自己的数学物理水平。１８３９年夏季学期的课程依然十分紧张，其内容包括动物化学、植物学、自然史、生理学、化学、历史、拉丁语、法语等课程。但亥姆霍兹仍然挤出时间欣赏希腊著名文学作品。１８４０年冬季学期一开始，在充分准备基础上，亥姆霍兹顺利通过了解剖学实验考试。此后便开始了自己独立的科学研究和博士论文工作。１８４０年冬季—１８４１年夏季，亥姆霍兹致力于拓宽自己的知识，特别是数学和力学知识。１８４１年底，他开始考虑生理学问题并与缪勒的学生布吕克（ Brü cke,E. ）、杜布瓦－莱蒙（du Bois-Reymond,E）等人密切交往，并很快成为这个团体中的一员。他们之间的交流、讨论使彼此受益匪浅。正如亥姆霍兹在回忆这段宝贵时光时所说的那样：“与这些杰出人物的交往能改变人的价值观，这种智力交流是人生最有意义的经历”（〔１〕，ｐ．２２）。这个团体的目标在于把心理学与物理学结合起来，从而把心理学建立在牢固的物理学基础上。在这个小组的所有成员中，亥姆霍兹所表现出的数学才能远非他人所能及。他那深厚的数学基础已经预示了一个杰出的数学家在生理学、物理学等领域中的光辉未来。老师缪勒极力反对当时流行的关于生命本质的各种形而上学学说，主张一切科学概念都建立在严格的经验基础之上，倡导生理学研究中应用归纳方法、反对演绎方法。正是在这种影响下，亥姆霍兹利用自己节省下来的生活津贴买到的一个小显微镜和几本物理、化学教科书为条件开始了自己的生理学方面的博士论文。１８４２年８月，他向缪勒提交了有关神经生理学内容的博士论文。缪勒认为论文的选题意义重大，但要使理论无懈可击还必须做另外一些动物实验。９月底他到夏特里（Charité )医院做实习外科医生，这是一件费时而又繁忙的工作，但亥姆霍兹认为这是非常有趣和有益的工作。与此同时，他还挤时间十九世纪下半叶的德国已成为世界科学中心，其科学界真可谓群星灿烂、人才辈出。亥姆霍兹正是这个科学家群体中的一颗光彩照人的巨星。他既有渊博的知识，又具有融实验家和理论家为一体的非凡天才，在其所涉猎的许多领域中都作出了杰出的贡献。为此，医学、生理学、化学、物理学、数学、哲学、美学等学科都为拥有亥姆霍兹而倍感光荣。他的科学贡献之大，仅从亥姆霍兹微分方程、亥姆霍兹方程、亥姆霍兹双电层、亥姆霍兹流动、亥姆霍兹自由能、亥霍姆兹线圈、亥姆霍兹共鸣器、杨－亥姆霍兹三色学说，以及他的学生维恩（ W.Wien）、赫兹（H.Hertz）、罗兰（H.Rowland）、迈克耳逊（A.A.Michelson）等人就足见一斑。而他的科学和哲学思想又是如此地丰富而深刻，以致现代西方哲学中的新康德主义、维也纳学派、弗洛伊德精神分析哲学等流派都从他那里获得了使自身得以产生和发展的营养，并把他作为自己的主要拥护者和最出色的见证人。就连马克思主义经典作家恩格斯、列宁也都曾对其科学和哲学思想作了认真研究，这是只有爱因斯坦等极少数杰出人物才享有的殊荣。因此，认真研究亥姆霍兹的科学与哲学，对于我们全面而深刻地理解现代科学与现代西方哲学的产生与发展有着极为重要的意义。鉴于亥姆霍兹的科学与哲学思想之丰富而深刻，因此，本文将着力于他的科学生涯及其贡献的一般方面。奇特的少年时代１８２１年８月３１日，赫尔曼· 冯· 亥姆霍兹（Hermann Von Helmholtz）诞生于德国柏林附近的波茨坦（Potsdam）。父亲Ａ．Ｆ．Ｊ．亥姆霍兹（August Ferdinand Julius Helmholtz）是波茨坦一所中学的教师。他兴趣广泛，对于绘画、美学、哲学、语言学都有相当研究。他常与朋友在一起谈论哲学问题，著名哲学家Ｊ．Ｇ．费希特的儿子Ｉ．Ｈ．费希特就是他的挚友和家中常客。无论是作为一位教师还是一位父亲，他都尽心尽责地履行着自己的义务。母亲Ｆ．Ｃ．彭妮（Fraü lein CaralinePenne）是汉诺威一位军官的女儿。她性情温和、天资聪颖，对每件事情的判断都十分朴实、清晰而富有启发，似乎有着一种透过现象而直视本质的直觉。她把自己全部的精力都奉献给了持家和教育四个孩子这一平凡而伟大的事业。双亲的优良品格在亥姆霍兹身上都得到了继承和发扬。幼时的亥姆霍兹是一个体弱多病的孩子，每次生病都加重着父母的忧虑，然而庆幸的是每次他都得到了良好的恢复。有一次，一位亲戚对他的父亲说：“你不要为儿子还没学到什么东西而忧伤，我肯定八岁前不让他学什么将对他是有益的。洪堡（ A.von Humboldt）不是在八岁前还不知道什么吗，而现在他被国王任命为科学院院长，有着阁下头衔和一大笔年薪。我预见你儿子也会这样的。”（〔１〕，ｐ．６）。说不清这是一种安慰，还是真的预见，这种奇迹果真在亥姆霍兹身上实现了。由于体弱多病，他老是被限制在家里，时常是在床上看画册、玩积木游戏，对于这些他近乎达到了入迷的地步。也正是通过这些，父母对他进行了精心的早期教育，以致他在小学时，在几何学课上所表现出的超常的几何知识令老师们都感到吃惊，７岁入小学时，他身体仍不健壮，后经体育锻炼逐渐好转。１８３２年，亥姆霍兹升入中学一年级。在班上他已能很轻松地跟上课程，对此他的老师也很满意。尽管他的写字和家庭数学作业做的都不太令人满意，但他的自学能力，以及他对于自己感兴趣的问题所倾注的热情和所具有的丰富的想象力，都受到了高度评价。也许是幼时多病所致，他的记忆力十分不好。对他来说，单词、语法和成语的记忆是较难对付的，历史课更是他所不能及的，背诵散文对他来说简直是一种折磨。然而奇怪的是，欣赏文学大师的诗作他并不感到困难，这也许是因为他那敏锐的审美鉴赏力的缘故吧。在家时，父亲总是竭尽全力去唤起孩子们对于诗歌、艺术和音乐的美感，并把他们塑造成虔诚的爱国者。中学阶段的最初三年，亥姆霍兹主要学习语法和美学。二年级时他的课程又增加了数学和物理学。有时他不在班上读西塞罗和维吉尔〔（＊）ｂ〕，而在老师视力所不及的桌子下研究望远镜所涉及的光学问题或学习一些光学原理，这些知识在他此后发明检眼镜时起了重要作用。十五岁时，亥姆霍兹还是一个性情温和、沉默寡言的孩子。这时他的智力已得到了突飞猛进的发展，

亥姆霍兹,H

亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)亥姆霍兹（HermannvonHelmholtz,1821～1894）德国物理学家、生理学家。

使他在科学界最负盛名的是能量守恒定律的提出。

1821年10月31日生于柏林波茨坦的一个中学教师家庭。

中学毕业后由于经济困难不能进人柏林大学学习物理，以毕业后在军队服役8年为条件换取公费进入柏林皇家军事医学院。

但他在学习期间仍努力在柏林大学旁听，并自学了伯努利、康德、拉普拉斯、毕奥等人的著作。

1842年获医学博士学位，被任命为波茨坦驻军军医。

这期间他开始研究生理学特别是感觉生理学。

他提倡以物理学、化学为基础来研究生物学：受李比希的《动物化学》的影响，提出体温和肌肉的作用来源于食物的燃烧热。

通过对动物体的大量实验，总结出“一种自然力如果由另一种自然力产生时，其中当量不变。

”这最终导致他明确地提出能量守恒定律。

1847年他在新成立的德国物理学会发表了著名的“关于力的守恒”讲演。

从而第二年被特许从军队退役，担任柯尼斯堡大学的生理学副教授。

亥姆霍兹在这次著名的讲演中，从当时已有的科学成果第一次用数学方式详细地提出今天大家所理解的能量守恒定律。

主要论点是：①一切科学都可以归结到力学（这导致了他的机械唯物主义观点）；②证明了牛顿力学和拉格朗日力学在数学上是等价的，因而可以用拉格朗日的方法以力所传递的能量或它所作的功来量度力；③所有这种能量是守恒的。

他讨论了当时已知的力学的、热学的、电学的、化学的各种科学成果，严谨地论证了各种运动中能量的守恒定律。

他还进一步明确了力学中的“势能”概念，给出了万有引力场和电场的势能表示式。

这次讲演内容后来写成专著《力之守恒》，于1853年发表。

德国医生迈尔于1842年偏重于从一般哲学方面即自然力的相互联系方面提出能量守恒的概念，英国物理学家焦耳从实验方面1843年测定了热功当量值，而亥姆霍兹则是从物理理论方面论证了能量转换的规律性。

所以，提出能量守恒定律的荣誉通常归之于亥姆霍兹、迈尔和焦耳三人。

能量守恒定律的发现

能量守恒定律的发现
能量守恒定律是的思想最初是由德国物理学家J.迈尔在实验的基础上于1842年提出来的。

在此之后英国物理学家J.焦耳做了大量实验，用各种不同方法求热功当量，发现所得的结果都是一致的，即热和功之间有一定的转换关系，经过精确实验测定得知1卡=4.184焦。

迈尔是最早进行热功当量实验的学者，在1842年他用一匹马拉机械装置去搅
拌锅中的纸浆，比较了马所做的功与纸浆的温升，给出了热功当量的数值。

他的实验比起后来焦耳的实验来，显得粗糙，但是他深深认识到这个问题的重大意义，并且最早表述了能量守恒定律。

1847年德意志科学家H.亥姆霍兹对热力学第一定律进行了严格的数学描述并明确指出，能量守恒定律是普遍适用于一切自然现象的基本规律之一，到了1850年在科学界已经得到公认。

能量守恒定律建立的科学渊源

能量守恒定律建立的科学渊源
能量守恒定律是物理学中的一条基本定律，它表明了在任何系统中，能量的总量是不变的。

这个定律的建立源远流长，下面我们来一起了解一下。

首先，我们要提到的是物理学家伽利略·伽利莱。

在他的研究中，他发现了物体在下落过程中的运动规律，即物体下落时速度逐渐增加。

他还发现了物体在水平方向上的惯性运动，即物体在水平方向上不会改变速度和方向。

这些研究成果为能量守恒定律的建立奠定了基础。

接下来，我们要提到的是英国物理学家威廉·汤姆森。

他在研究静电现象时发现了电子的存在。

这个发现为能量守恒定律的建立提供了更加深入的理论基础，因为电子是能量守恒的一个重要组成部分。

此外，还有一个重要的物理学家要提到，他就是赫尔曼·冯·亥姆霍兹。

他为能量守恒定律的建立作出了重大贡献，他认为能量是一个物理系统的一个重要属性，这个属性可以在物理系统内部进行转换，但它的总量是不变的。

这个理论在当时引起了极大的轰动，为能量守恒定律的确立做出了决定性的贡献。

综上所述，能量守恒定律建立的科学渊源非常广泛，涵盖了众多著名的物理学家的研究成果。

这个定律的建立，为我们认识和了解宇宙的基本规律提供了重要的基础。

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能量守恒和热力学第一定律

能量守恒和热力学第一定律1. 能量守恒定律1.1 定义能量守恒定律是指在一个封闭的系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。

在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

1.2 历史发展能量守恒定律的思想最早可以追溯到古希腊哲学家德谟克利特，他认为万物都是由不可分割的微小粒子组成，这些粒子在运动中保持能量守恒。

然而，真正形成科学理论是在18世纪和19世纪。

拉格朗日、亥姆霍兹、焦耳等科学家通过实验和理论研究，逐渐明确了能量守恒定律的地位。

1.3 守恒形式能量守恒定律可以表述为以下几种形式：（1）动能和势能的总和保持不变；（2）机械能（动能和势能）的总和保持不变；（3）内能（物体微观粒子的动能和势能总和）保持不变；（4）热能、电能、光能等不同形式的能量之间可以相互转化，总量保持不变。

1.4 应用实例（1）水坝：水坝储存的水具有势能，当水从水坝流出时，势能转化为动能，推动水轮机发电。

发电过程中，部分机械能转化为电能，但总能量保持不变。

（2）热机：热机（如蒸汽机、内燃机）在工作过程中，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，驱动机器做功。

由于存在热量损失，实际效率不高，但总能量仍保持不变。

2. 热力学第一定律2.1 定义热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体体现。

它指出：在一个封闭系统中，能量不能被创造或者消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。

在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2.2 表达式热力学第一定律可以用以下表达式表示：[ U = Q + W ]•( U ) 表示系统内能的变化；•( Q ) 表示系统吸收的热量；•( W ) 表示系统对外做的功。

2.3 内涵热力学第一定律揭示了以下几点：（1）系统内能的变化等于吸收的热量与对外做功的和；（2）系统内能的增加等于外界对系统做的功和提供的热量；（3）系统内能的减少等于系统对外做的功和释放的热量。

能量守恒定律提出

能量守恒定律提出能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它描述了在一个封闭系统中，能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

这个定律最早由德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹在1847年提出，后来经过其他科学家的进一步研究和证明，成为了现代物理学的基石之一。

能量守恒定律的提出，对于科学的发展产生了深远的影响。

首先，它为研究自然现象提供了一个统一的框架。

在此之前，人们对自然界的认识往往是零散的、孤立的，很难找到一个统一的规律来解释各种现象。

而能量守恒定律的提出，使得人们可以站在一个更高的角度来审视自然界，从而更好地理解和揭示自然现象背后的规律。

其次，能量守恒定律为科学技术的发展提供了理论支持。

在实际应用中，人们需要利用能量来完成各种任务，如生产、运输、发电等。

能量守恒定律为这些任务提供了理论基础，使得人们可以更加高效地利用能量，提高生产效率，降低能源消耗。

此外，能量守恒定律还为新型能源的开发和利用提供了指导，如太阳能、风能、核能等，这些新能源的开发和利用有助于解决能源危机，保护环境，实现可持续发展。

再次，能量守恒定律对哲学的发展也产生了影响。

在古代哲学中，人们对世界的认识往往受到神秘主义和唯心主义的影响，认为世界是由某种神秘力量或精神所支配的。

而能量守恒定律的提出，使得人们开始用自然科学的方法来认识世界，摒弃了神秘主义和唯心主义的观念，为唯物主义哲学的发展奠定了基础。

然而，尽管能量守恒定律在科学和哲学领域产生了巨大的影响，但它并不是绝对的。

在某些特殊情况下，能量守恒定律可能不再适用。

例如，在量子力学中，能量守恒定律就不再适用，取而代之的是能量守恒的概率性描述。

此外，在宇宙大爆炸理论中，宇宙的起源和演化过程中也存在能量不守恒的现象。

这些特殊情况的存在，使得科学家们不断地对能量守恒定律进行修正和完善，以适应更广泛的研究领域。

总之，能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它为科学研究提供了一个统一的框架，为科学技术的发展提供了理论支持，对哲学的发展也产生了影响。

解释能量守恒定律-解释说明

解释能量守恒定律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述能量守恒定律是物理学中的基本定律之一，它表明在一个封闭系统中，能量的总量是恒定的，不会增加也不会减少。

封闭系统是指与外界没有能量交换的系统。

能量守恒定律基于关于能量的实验观察和理论推导，成为了自然界中能量转化和运动的基准。

能量守恒定律的概念最早由英国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹在19世纪中叶提出。

他通过实验观察到，尽管能量在不同形式间可以转化，但是总能量的量是不变的。

这一观察结果引发了对能量守恒定律的深入研究，并逐渐发展成为现代物理学的基本原则之一。

能量守恒定律的重要性不言而喻。

它在物理学的众多领域中有着广泛的应用，包括力学、热力学、电磁学等。

在力学中，能量守恒定律可以帮助我们理解并预测物体的运动和变化。

在热力学中，能量守恒定律被用来解释能量的传递和转化过程，如热能转化为功、功转化为热能等。

在电磁学中，能量守恒定律被应用于电磁波的传播和介质与电磁场的相互作用等方面。

能量守恒定律的重要性还体现在能源利用和环境保护方面。

我们知道，能源是支撑社会发展和生活的重要基础，而能量守恒定律告诉我们，能源的利用应尽量高效，在能量转化过程中减少能量的损失和浪费，以保证社会的可持续发展。

同时，能量守恒定律也提醒我们要关注环境保护，在能源开发和利用过程中减少对自然环境的影响和破坏。

总之，能量守恒定律作为物理学的基本定律之一，具有重要的理论和实践意义。

它帮助我们认识和理解自然界中能量的本质和运动规律，引导着能源的合理利用和环境的可持续发展。

通过深入研究和探索能量守恒定律，我们可以更好地创造和利用能源，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

文章结构部分可以如下所示：plaintext1.2 文章结构本文分为以下几个部分来解释能量守恒定律：1. 引言：首先介绍一下整篇文章的背景和意义，为读者提供全面的认识。

2. 正文：2.1 能量守恒定律的定义：详细阐述能量守恒定律的概念和原理，解释其中涉及的重要概念和定理。

热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂

热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂虽然从远古时期人类早就学会了取火和用火，人们就注意探究热、冷现象本身。

但是热力学成为一门系统的学科却要到19世纪，在19世纪40年代前后，人们已经形成了这样的观念:自然界的各种现象间都是相互联系和转化的。

人们对热的研究也不再是孤立地进行，而是在热与其他现象发生转化的过程中认识热，特别是在热与机械功的转比中认识热。

热力学在发展过程中形成了三大基本定律，它们构成了热力学的核心。

热力学第一定律：能量守恒定律德国物理学家迈尔从1840年起就开始研究自然界各种现象间的转化和联系。

在他的论文《与有机运动相联的新陈代谢)中，把热看作“力”(能量)的一一种形式，他指出'热是能够转比为运动的力“。

他还根据当时的气体定压和定容比热的资料,计算出热的机械功当量值为367kgm/千k。

在论文中，迈尔详细考察了当时已知的几种自然现象的相互转化，提出了“力“不灭思想，迈尔是最早表述了能量守恒定律也就是热力学第一定律的科学家。

1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。

他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。

1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。

他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。

” 加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。

把热看成是一种状态量。

由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。

经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。

能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。

亥姆霍兹的科学贡献

姆霍兹是19世纪一位“万能”博士，一身兼任生理学家、物理学家、数学家以及机智的实验家等多种头衔。当他开始研究物理学的时候，已经是这个世纪最有成就的生理学家之一，以后他又成了这个世纪最伟大的物理学家之一。可是他又发现，要研究物理学不能不掌握数学，就又研究数学，成为这个世纪最有成就的数学家之一。” • 但需指出的是，他在哲学上是机械唯物论者，企图把一切运动归结为力学。这是当时文化、社会、历史的条件给予他的限制。
亥姆霍兹的生平简介
亥姆霍兹的科学贡献
• 发现能量守恒定律 • 亥姆霍兹对物理学的主要贡献是发现了能量守恒定律。亥姆霍兹认为永动机是不可能实现的。他把自己的观点加以整理，写成《论力的守恒》一文，送到德国《物理学年鉴》。它遭到了同迈尔论文一样的厄运，被主编波根道夫退了回来。1847年7月23日，亥姆霍兹在柏林物理学会的一次讲演中报告了这篇论文。他全面阐述了能量守恒和转换来表示“活力”，也就是现在所说的动能。这篇论文表明，亥姆霍兹是能量守恒定律的创立者之一。

简述亥姆霍兹定理及其意义

简述亥姆霍兹定理及其意义
亥姆霍兹定理是由德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹于19世纪提出的一个重要定理。

该定理指出：一个物理系统的守恒定律可以通过对系统的动力学方程进行分析，从而推导出该系统的能量守恒定律。

亥姆霍兹定理的意义在于，它将守恒定律与动力学方程相联系，提供了一种分析物理系统行为的方法。

通过将动力学方程进行适当的变换和分析，可以揭示出系统的能量守恒性质。

亥姆霍兹定理的另一个重要意义是，它揭示了物理学中的一个基本思想，即守恒定律在物理学中起到了重要的作用。

守恒定律在描述物理系统中的基本性质和规律上具有重要的地位，而亥姆霍兹定理提供了一种从动力学方程出发理解守恒定律的途径。

总的来说，亥姆霍兹定理是解析物理系统中守恒性质的重要工具，它揭示了物理学中守恒定律与动力学方程之间的联系，推动了物理学的发展，并深化了对能量守恒定律的理解。

能量守恒定律的产生及发展

能量守恒定律的产生及发展能量守恒定律的确立揭示了机械能、热能、电能、化学能等各种运动形式之间相互联系并相互转化的统一性,从而把表面上最遥远的现象彼此联系起来。

一、机械能守恒定律是能量守恒定律的萌芽伽利略首次提出小球速度与高度的关系:物体在下落过程中所达到的速度能使它回到原来的高度而绝不能超过它原来的高度。

这个结论在不计阻力的情况下可谓机械能守恒定律的萌芽。

惠更斯得到了机械能守恒定律的具体形式,但仅限于完全弹性碰撞却可以称得上是能量守恒定律的原始形态。

二、各种自然现象之间普遍联系的发现是能量守恒定律转化思想的来源拉瓦锡和李比希先后提出动物的体热和它的机械活动的能量来自食物中的化学能。

朗福德用钝钻头加工炮筒,戴维做了两块冰相互磨擦而使之完全熔化的实验说明了机械能向热能的转化。

1784年,瓦特的往复式蒸汽机说明了热能向机械能的转化。

1800年,尼科尔逊和卡莱尔通过电解水的实验证明电能向化学能的转化。

1807年,戴维发现电流可以电解出含有金属的溶液中的金属说明电能向化学能的转化。

1800年,伏打发明了以他的名字命名的伏打电池,表明化学能可以向电能转化。

1822年,安培发现平行通电导线相互作用,证明了电能可以转化为磁能。

1831年,英国科学家法拉第的电磁感应实验证实磁能可以转化为电能。

1821年,德国科学家塞贝克制成温差电隅从而证明热能可以转化为电能。

1840年,焦耳研究了电流的热效应证明电能可以向热能转化。

三、蒸汽技术的成就是能量守恒定律建立的基本物质前提认识源于实践,18世纪,资本主义在欧洲不断巩固和扩大,迎来了生产的大革命,许多行业都采用了机械,蒸汽机的研究为能量守恒定律的建立打下了理论基础。

四、有关能量守恒定律的基本概念和规律的逐渐形成使能量守恒定律的建立拥有了物理学基础任何理论的诞生都伴随着一些新概念的建立。

早在1686年,莱布尼兹就已经提出用相当于现在的动能来表示活力;1807年托马斯?扬在他的著作《自然哲学讲义》中第一次提出了能量的概念;伽利略所用的“矩”的概念常含有力和路程的乘积的意义;1829年蓬瑟勒在《技术力学引言》一书中坚决支持“功”这一术语;瓦特定出功率的单位;1834-1835年间,英国的哈密顿在《论动力学的一般方法》一文中,引入“力函数”;1828年格林提出“位函数”,并应用于静电学和静磁学,到了十九世纪四十年代,高斯的工作使“位函数”得到了普遍的应用。

《能量守恒定律的发现》讲义

《能量守恒定律的发现》讲义在我们探索自然科学的漫长历程中，能量守恒定律的发现无疑是一座闪耀着智慧光芒的丰碑。

这一定律不仅深刻地改变了我们对自然界的认识，也为现代物理学的发展奠定了坚实的基础。

要了解能量守恒定律的发现，我们首先得从早期的科学研究说起。

在古代，人们已经对能量的形式有了一些初步的认识。

比如，利用水力来驱动磨坊，利用风力来推动帆船，这些都是对自然能量的简单利用。

但那时，对于能量的本质和其转化规律，人们还处于懵懂的状态。

直到 18 世纪，随着工业革命的兴起，科学研究也进入了一个新的阶段。

科学家们开始更加系统地研究各种物理现象，为能量守恒定律的发现积累了大量的实验数据和理论基础。

在这个过程中，许多科学家都做出了重要的贡献。

其中，德国医生迈尔是最早提出能量守恒思想的人之一。

他在 1840 年左右，通过对病人血液颜色的观察，联想到食物的化学能与身体的机械能之间的转化。

他大胆地提出了“力是不灭的，可转化的，无重量的客体”的观点。

然而，由于他的理论缺乏足够的实验证据和严谨的数学推导，在当时并没有得到广泛的认可。

几乎在同一时期，英国物理学家焦耳也在进行着与能量相关的研究。

焦耳以其坚持不懈的实验精神而闻名。

他通过一系列精确的实验，测量了电流通过电阻时产生的热量，从而得出了著名的焦耳定律。

这个定律表明，电流通过导体所产生的热量与电流的平方、导体的电阻以及通电时间成正比。

焦耳的实验结果为能量守恒定律提供了有力的证据。

除了迈尔和焦耳，德国物理学家亥姆霍兹也对能量守恒定律的形成起到了关键作用。

亥姆霍兹在 1847 年发表了《论力的守恒》一文，系统地阐述了能量守恒定律。

他从数学上论证了各种形式的能量之间的等价性和守恒性，使得这一定律更加完善和严谨。

能量守恒定律的核心内容是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

能量守恒定律谁提出的公式是什么

能量守恒定律谁提出的公式是什么拉格朗日于1788年提出了“能量守恒定律”这一概念。

他认为在一个封闭系统中，不论发生何种变化，总能量必须保持不变。

拉格朗日的能量守恒定律作为一种理论假设，为物理学中其他理论的发展提供了重要的基础。

然而，能量守恒定律的定量表述则是由亥姆霍兹于1847年提出的。

亥姆霍兹根据热力学的第一定律和定义能量的广义变分原理，推导出了能量守恒的数学表达式。

亥姆霍兹的数学表达式成为能量守恒定律的公式，在物理学中被广泛应用。

其中，ΔU表示系统内能量的变化量，Q表示系统所吸收或释放的热量，W表示系统所做的功。

这个公式说明了在一个封闭系统中，如果系统所吸收的热量大于系统所做的功，系统的内能将增加；如果系统所吸收的热量小于系统所做的功，系统的内能将减少。

而当系统所吸收的热量等于系统所做的功时，系统的内能保持不变。

能量守恒定律是自然界中各种物理现象的基础。

无论是热力学、光学、电磁学还是力学，能量守恒定律都起着至关重要的作用。

在热力学中，能量守恒定律解释了热量和功之间的转换关系，指导了能量利用的效率。

在光学中，能量守恒定律解释了光的传播和反射过程中的能量守恒。

在电磁学中，能量守恒定律解释了电荷和电场之间的能量转换。

在力学中，能量守恒定律解释了物体在不同形式的能量之间的转换。

总之，能量守恒定律是自然界中最基本的定律之一，它不仅能够解释各种物理现象，也为能源利用和环境保护提供了基本原理。

通过研究能量守恒定律，我们可以更深入地理解自然界的运行规律，为人类的科学研究和生活创造更多的可能性。

能量守恒定律

A

3 RE
mEm F dr G 3RE
EP E A G mEm 3RE
由于保守力作功等于势能增加的负值
(3)卫星的机械能
E EP Ek G
mEm 6RE

法（2）：运用质点系动能定理
外力：m 1 g ， m 2 g ， T ， F ；内力： N ， N .
能量守恒定律
解：法（2）：运用质点系（圆柱体和框体）动能定理
外力： 1 g ， m 2 g ， T ， F ；内力：N ， N . m
于是人们就按守恒定律要求去寻找和发现新事物。例如：中微子的发现。(20世纪初衰变的研究中发现实验结果与能量守恒相违背，泡利提出中微子假说， 20年后，科学终于证实了中微子的存在）。
（4）凡违背守恒定律的过程不可能实现，由此判断哪些过程是不可能发生的，例如：“永动机。”
能量守恒定律讨论
能量守恒定律
※ 能量守恒定律(law of conservation of energy)
曾用名“能量守恒与转化定律”
亥姆霍兹（1821— 1894），德国物理学家和生理学家.于1874年发表了《论力（现称能量）守恒》的演讲，首先系统地以数学方式阐述了自然界各种运动形式之间都遵守能量守恒这条规律.所以说亥姆霍兹是能量守恒定律的创立者之一 .
2
1 2
m 1 v1

1 2
m 2 v 2 m 1 g l (1 c o s 3 0 )
2

v 2 = v1 c o s 3 0
例： P155
能量守恒定律 4.6.5 ：
解：
假定框架下落的最大距离为 l

亥姆霍兹理论

亥姆霍兹理论亥姆霍兹理论（HeimholtzTheory）是19世纪著名物理学家、医学家和化学家奥古斯特亥姆霍兹（OttoHeimholtz）提出的，它是在1847年提出的关于物质转化能源和热能的概念。

这种理论认为物质可以由热能转化为动力能，其可以作为一种能源，可以用来提供动力，从而改变物质本身。

亥姆霍兹理论主要有两个基本概念：能量守恒定律和熵（Entropy）增加定理。

能量守恒定律（Law of Conservation of Energy）认为在一个物理系统中，物质的总量是保持不变的，这意味着能量在物理系统中实际上是不变的，而没有能量能够被“创造”出来，只能被“转化”。

熵增加定理（Second Law of Thermodynamics）认为，在任何热力学系统中，熵总是一直在增加，不可能减少。

因此，热能总是“流失”，只能从一个热能系统中转移到另一个热能系统中，而不能转化为其他形式的能量。

在亥姆霍兹理论中，热能是一种转化能量。

换言之，热能是能够转变成其他形式的能量的一种物质，比如说动力、电力等。

因此，热能是一种可以用来提供动力的物质，也就是说，它可以用来改变物体本身。

亥姆霍兹理论可以用于解释很多科学现象，包括大多数化学反应、蒸汽机的工作原理等等。

例如，亥姆霍兹理论可以解释化学反应的原因和过程：当两种物质接触时，它们之间的热能和能量交换会使物质发生变化，从而产生新物质。

同样，用亥姆霍兹理论解释蒸汽机工作原理：它工作的原理是将热能转化为动力能，当蒸汽在一定条件下展开时，它会推动蒸汽机中的活塞运动，从而产生动力。

亥姆霍兹理论不仅给科学家提供了解释自然现象的框架，而且也为技术发展提供了基础。

比如，亥姆霍兹理论的概念被应用到火车、飞机、汽车和电动设备的发明和发展过程中。

简而言之，亥姆霍兹理论是一种可以解释自然现象的理论，可以用来揭示物质如何在物理系统中转化为能源和动力，以及为工程技术的发展提供基础。