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第七章 能量世界学 247
2. 质能守恒定律
质能守恒定律是指在一个孤立系统内，所有粒子的相对论动能与静能之和在相
互作用过程中保持不变。质能守恒定律是能量守恒定律的特殊形式。
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在狭义相对论中，质能公式 E=mc 描述了质量与能量对应关系。在经典力学中，
质量和能量之间是相互独立的，但在相对论力学中，能量和质量是物体力学性质的
两个方面的同一表征。在相对论中质量被扩展为质量 - 能量。原来在经典力学中独
立的质量守恒和能量守恒结合成为统一的质能守恒定律，充分反映了物质和运动的
统一性。也即是物质和能量的同一性。
3. 能量单位和能量来源
能量是物质运动的一般量度。物质运动有多种形式，表现各异，但可互相转换，
表明这些运动具有共性，有内在的统一的量度。能量以机械能、内能、电能、化学
能等各种形式出现在不同的运动中，并通过做功、传热等方式进行转换。
能量在物理中的符号一般是 E，其国际单位是焦耳，符号 J，量纲。除焦耳外
常用的还有千瓦时（KWh）和卡（Cal）。
1J= 0.2388C= 0.278×10－6KWh
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在原子物理和粒子物理中还经常使用电子伏：1eV=1.60217653×10 J。
“能”在自然界中有多种存在形式。根据能量守恒定律，能量可以从一种形式
转化为另一种形式。为了计算上的方便，对各种不同存在形式的“能”需要制定一
个统一的单位，即焦耳（J）或（Cal）。营养学上所使用的能量单位，多年一直用卡（Cal）
或（Kcal）。1Kc 指 1Kg 纯水的温度从 15℃升到 16℃所需要的能量。国际通用的
能量单位是焦耳（J）。1J 指用 1 牛顿（N）力把 1Kg 物体移动 1m 所需要的能量。
两种能量单位的换算如下：
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1KJ=1000J，1000KJ=1×10 J；
1Kc=4.184kJ，1KJ=0.239Kc；
1000Kc=4.184MJ，1MJ=239Kc。
地球的能量主要来自太阳。自然界中，同一能量不但可以从一个物体转移到另
一个物体，多种能量之间还可以相互转化。
能量来源可分为可再生能源和不可再生能源，化石能源是世界主要能源。太阳
能是古代唯一利用的能源，太阳能的利用不会产生污染。人类对木材、风力、畜力、
