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引力能否作为永不枯竭的能量来源?

2018-05-04  |  火星一号 原创 收藏(41)  | 

我们在地球上,时刻被地球引力束缚着,那么,可以把引力作为永不枯竭的能量来源吗?

引力不能被用作无限的能量源。事实上,严格地说,引力本身不能作为一种能量来源。力和能量不能混淆,它们是完全不同的东西。能量是物体的属性,力描述物体之间的相互作用。力是物体相互作用时能量从一个物体转移到另一个物体的方式,但是力不是能量本身。引力是一种力,所以它只提供了让物体交换和转换能量到不同状态的一种方式。

如果把一个铁球拿到山顶之后释放,铁球就会掉下来,并加速运动,似乎获得了能量。这不就是引力给铁球提供能量的例子吗?不。引力只是一种力,所以它只是描述了物体是如何相互作用的。当把保龄球举起到山顶,球的下落运动表现出的能量来自于人的肌肉,而不是引力。引力只是提供了一种暂时将能量储存在物体上的方法。

水的势能

当人对抗一个力举起物体时,物体所获得的能量叫做势能。这个能量来自于举起物体的人,而不是来自于引力。引力只是提供了把能量从一个物体(人的肌肉)转移到另一个物体(被举起的铁球的势能)的一种方法。当人放开铁球时,引力把铁球的势能转换成它的动能。但是这个铁球得到的动能永远不会比人举起它时给的总势能多。

这个概念适用于所有力,而不仅仅是引力。如果有人把两块吸引在一起的磁铁分开,相对放在一起,两块磁铁将会互相吸引,一起飞行并且加速。看起来磁铁获得了能量,有些人可能认为这些能量来自于磁力。事实上,这些能量来自于手对抗磁力将两个磁体分开的过程。磁力只是提供了在磁铁中储存势能的一种方法,然后从势能转换成动能。不管什么时候,当人对抗一个力把一个物体推到新位置时,就在给它势能。

确实,从引力永远不会关闭的意义上来看,它是“无限的”。只要地球有质量,引力就永远不会消失。但由于这只是一种力,而不是能量,因此,引力“永无休止”的性质不能被用来提取无限的能量,任何能量都不行。

永动机

混淆能量和力量会产生诸如自由能机器或者永动机之类的荒谬想法。像这样的机器无疑不会实现,因为力不是能量,不能从一个力中提取出一点能量。

那么,那些从河流中吸取能量的水力发电站呢?难道他们没有从引力中获得能量吗?没有。水的能量不是来自引力,而是来自于一些外动力或者说外营力,这些外动力把水放在山上,与引力相对,所以它可以从河床上落下来。在这种情况下,外动力是阳光。阳光使水体变暖,导致水蒸发,漂浮在天空中。阳光中的光子所包含的能量转化为在高空漂浮的水分子的势能。这些水分子之后降到地面,形成河流,然后又流回海洋。再次过程中,水的势能转化为动能、热能和以及水电站中的电能。因此,水力发电厂最终从水中提取太阳能。

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