[科普中国]-守恒定律

指在自然界中某种物理量的值恒定不变的规律。守恒定律是一种简单的讲法，这个讲法说的是，不管是什么东西，它的量，不论发生什么事，都不会变1。总的说来，物理学大约有十二个守恒律。这些守恒律越来越重要，尤其对高能粒子物理学更为重要。

能量守恒定律定律简介能量守恒定律即热力学第一定律，是指在一个封闭（孤立）系统中的总能量保持不变。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和，而是静止能量（固有能量）、动能、势能三者的总量。

能量守恒定律可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传人或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。2

（1）自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子的运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。

（2）不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。

（3）某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

表达形式保守力学系统：在只有保守力做功的情况下，系统能量表现为机械能（动能和位能/势能），能量守恒具体表达为机械能守恒定律。

热力学系统：能量表达为内能，热量和功，能量守恒的表达形式是热力学第一定律。

核力学系统：在核聚变、核裂变过程中，产生大量能量的同时，有大量的粒子射出，所以物体的质量在减少。如果核聚变、核裂变的过程可逆，那么就需要大量的粒子和大量的能量来构成核聚变、核裂变的逆变过程。核聚变与核聚变逆变、核裂变与核裂变逆变之间，它们的能量是守恒、质量也是守恒。

总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化，能量能够转换，从一种形态转变成另一种形态。

系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量。

重要意义能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

动量守恒定律内容：

如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变3。

适用范围：

1、系统不受外力或者所受外力之和为零；

2、系统受外力，但内力远大于外力，则外力可以忽略不计；

3、系统所受外力之和不为零，但在某一个方向上所受的合力为零，则在这个方向上的动量守恒；

4、全过程的某一阶段系统受的合力为零，则该阶段系统动量守恒。

表达式：

1、m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2；

2、p=p'（p为初动量，p'为末动量）；

3、△p=0或△p1= —△p2。

性质：

矢量性：动量守恒的表达式是一个矢量式。对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，要选取统一的正方向 。

相对性：动量守恒定律中的速度都是相对于同一参考系的，若问题中给出的速度足物体间相对速度，必须转化为相对同一参考系的速度。

质量守恒定律质量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一。18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上推翻了燃素说之后，这一定律始得公认4。

在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其他物质的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。也就是说 A+B =C+D的化学反应，其中A和B的质量和等于C和D的质量和。任何一种化学反应，其反应前后的总质量是不会变的。物质质量既不会增加也不会减少，只会由一种形式转化为另一种形式。但是，一个物体在作用时需要在密闭的环境下，质量才会相同，若是在大气中，某些反应质量会变重，是因为与空气结合。质量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一。

电荷守恒定律一个孤立系统的电荷总量是保持不变的，即在任何时刻，不论发生什么变化，系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变。这就是电磁现象中基本规律之一的电荷守恒定律。定律表明，如果孤立系统中某处在一个物理过程中产生或消灭了某种符号的电荷，那么必有等量的异种电荷伴随产生或消灭；如果孤立系统中电荷总量增加或减少，那么必有等量的电荷进入或离开该孤立系统。5

本词条内容贡献者为:

郎奠波 - 副教授 - 黑龙江财经学院