第五百一十二章

当运动形式相同时，物体的运动特性可以采用某些物理量或化学量来描述。物体的机械运动可以用速度、加速度、动量等物理量来描述；电流可以用电流强度、电压、功率等物理量来描述。但是，如果运动形式不相同，物质的运动特性唯一可以相互描述和比较的物理量就是能量，能量是一切运动着的物质的共同特性。

    能量可以不用表现为物质、动能或是电磁能的方式而储存在一个系统中。当粒子在与其有相互作用的一个场中移动一段距离（需借由一个外力来移动），此粒子移动到这个场的新的位置所需的能量便被储存了。当然粒子必须借由外力才能保持在新位置上，否则其所处在的场会借由推或者是拉的方式让粒子回到原来的状态。这种借由粒子在力场中改变位置而储存的能量就称为位能（势能）。一个简单的例子就是在重力场中往上提升一个物体到某一高度所需要做的功就是位能（势能）。

    任何形式的能量可以转换成另一种形式。举例来说，当物体在力场中自由移动到不同的位置时，位能可以转化成动能。当能量是属于非热能的形式时，它转化成其他种类的能量的效率可以很高甚至是完美的转换，包括电力或者新的物质粒子的产生。然而如果是热能的话，则在转换成另一种形态时，就如同热力学第二定律所描述的，总会有转换效率的限制。

    在所有能量转换的过程中，总能量保持不变，原因在于总系统的能量是在各系统间做能量的转移，当从某个系统间损失能量，必定会有另一个系统得到这损失的能量，导致失去和获得达成平衡，所以总能量不改变。

    虽然一个系统的总能量，不会随时间改变，但其能量的值，可能会因为参考系而有所不同。例如一个坐在飞机里的乘客，相对于飞机其动能为零；但是相对于地球来说，动能却不为零，也不能以单独动量去与地球相比较。

    根据动能定理，运动的物体如受到阻碍而减速直到停止以前，物体就会对障碍物做功。所作的功的量等于物体原有动能的量。因此可以说，动能是物体由于运动而具有的做功能力。例如高速飞行的枪弹具有动能，所以打到钢板上能对钢扳做功而穿入；捶到锻件上的铁锤具有动能，所以能对锻件做功而使它变形。

    物质发生化学变化（化学反应）时释放或吸收的能量。其本质是原子的外层电子变动，导致电子结合能改变而放出的能量。正负电子对湮没成光子，就是电子的静能转换成光子的能量。

    物质内部原子分子热运动的动能，温度愈高的物质所包含的热能愈大。热机是膨胀的水蒸气把它的热能变成了热机的动能。

    原子核内核子的结合能，它可以在原子核裂变或聚变反应中释放出来变成反应产物的动能。因此，当物体静止时也具有能量。物质的能量、质量这二者是密切相关的。原子核的质量比组成它的核子的总质量小，即自由核子结合成原子核时有能量释放出来，这能量称为原子核的结合能。比结合能（原子核中平均每核子的结合能）低的重核裂变成比结合能高的较轻核，或几个比结合能低的轻核聚合成一个比结合能高的较重核，所释放的能量就是原子能。(未完待续。)