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244 世 界学 Shi Jie Xue

3. 化学能
化学能是物质发生化学变化（化学反应）时释放或吸收的能量。如干电池和蓄

电池的放电是化学能转变成电能；给电池充电则是电能转变成化学能。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。
4. 热能

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。

5. 电能
正负电荷之间由于电力作用所具有的电势能，可以用电场强度表达出来。真空
中的电能密度（单位体积内的电能）。介质中的电能密度 w=E·D/2，式中 D 是电

位移矢量，E 是电场强度。
电能的提取就是将电势能变成带电粒子的动能，如导体中的电流或加速器

中的荷电粒子束。磁能是指磁场能，磁能密度 w=H·B/2，式中 H 是磁场强度，
B 是磁感应强度。电能密度与磁能密度之和为电磁能密度（电磁场能量密度）

w=(E·D+H·B)/2。
6. 辐射能

指光和电磁波的能量（光子的能量）。
7. 核能
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。根据狭义相对论，物体的质量 m 和能量 E 之间存在着质能关系
2
E=mc 。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。

（三）能量相关的定律

在爱因斯坦的狭义相对论中，能量是四维动量中的一个分量。在任意封闭系统，

在任意惯性系观测时，这个向量的每一个分量（其中一个是能量，另外三个是动量）