既然能量守恒,能不能计算地球上的总能量?

作者: 果壳

来源: 果壳问答

发布日期: 2015-03-27

文章讨论了能量守恒定律以及是否能计算地球上的总能量,指出虽然可以粗略计算,但计算出的结果并无实际意义,因为能量的绝对值取决于参考点,且能量有不同的“品质”,即转换为其他形式的难易程度。

既然能量守恒,能不能粗略计算地球上的总能量?记得高中的时候有一次物理课上讲到能量守恒定律,“能量既不会产生,也不会消失,只会从一个物体传到另一个物体,或者从一种形态转化成另一种形态”。当时我问了老师一个无聊的问题,“既然能量守恒,那能不能计算出地球上的总能量?”老师说,不能。现在请教果壳大神,能不能粗略计算地球上的总能量?

不考虑地球自身的运动,仅考虑地球上的物体(组成地球的成分的内能,地球上所有生物的内能,森林大海空气等等)的能量。粗略计算,估计能把数量级计算对就很不错了。。。精确解:不能,因为地球不断在和外界交换能量。粗略解:能,但是算出来也没有任何意义。之所以没有意义,是因为,我们不关心能量的绝对大小,我们关心的是它的变化状况,或者说它做功的能力。一个例子。

假设一个1kg小球距离“地面”10米,那么它的势能是多少?98J。但等一下,我突然发现我说的地面其实只是楼地板,而地板距离“真正的地面”90米。那小球的势能是多少?980J。同样是一个小球,能量怎么变来变去呢?因为在这么小的尺度里,势能的绝对值完全取决于你零点选在哪里。

势能的英文是”potential energy“潜在能量,我们根本不在乎也没法定义它的总能量有多大,我们关心的是如果它做出了某个运动(落到地板或者落到地面或者落到海平面),它能释放出多少能量。所以,你当然可以强行算出地球的“总能量”——然后你发现几乎全部的能量都锁死在原子级别以下,根本没有现实的渠道释放出来。海水倒是也有巨大的内能——但你到哪去找比海水更冷又同样巨大的物体,让这些内能释放出来呢?

岩石圈里无数的化学键蕴含着巨大的化学能,但除了化石燃料燃烧之外,剩下的能量你也基本上无可奈何。换言之,能量这东西不光是看它的数量,不光是看它有多少焦耳,而是要看“品质”的——有些能量更容易转换为别的形式,有些则不那么容易。等到你进一步深入学习热力学的时候,就会知道怎么判断能量的“品质”了。

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