热力学第一定律的理解 热力学第一定律公式
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为什么说等效原理是自然哲学的基本原理之一或广义等效原理是哲学的基本原理之一？不变性原理是科学哲学或自然哲学的表述形式之一 ， 从自然科学的守恒定律可以提炼、概括和归纳自然哲学的不变性原理 。物理学的守恒定律指的是某种物理量的变化值保持不变的性质 ， 守恒的含义不是指某种物理量的不变性 ， 而是指某种物理量在物理系统流入的增加量恒等于这一物理量在物理系统流出的减少量 ， 反之 ， 某种物理量在物理系统流入的减少量恒等于这一物理量在物理系统流出的增加量 。物理学的守恒定律在科学哲学或自然哲学中表现为不变性原理 。根据某种物理量的不同和科学哲学的多因素理论 ， 物理学家把守恒定律分为3种、6种和12种 ， 三种类型的守恒定律包括了能量守恒定律、动量守恒定律和质量守恒定律 。
能量守恒定律是热力学的第一定律 ， 也是力学的第一定律 ， 在一个封闭或孤立的系统中 ， 物体的固有能量、动能和势能无论怎样变化 ， 但三者之和的总能量不发生增减 。动量守恒定律是能量守恒定律的一种表现形式 ， 在一个不受外力作用或所受外力的矢量和为零时 ， 无论系统内单个或多个物理量发生怎样的变化 ， 系统的总动量不发生增减 。质量和能量符合科学哲学守恒论的等效原理 ， 既可以将质量守恒定律看成是能量守恒定律的表现形式 ， 也可以将能量守恒定律看成是质量守恒定律的表现形式 。18世纪的法国化学家拉瓦锡在推翻燃素说的化学实验中发现 ， 两种或多种物质在化学反应的前后 ， 总的原子种类、数量和质量没有发生改变 。质量守恒定律说明 ， 在一个封闭或孤立的系统中 ， 物质只能从一种形式转化为另一种形式 ， 质量既不会增加 ， 也不会减少 。
能量守恒定律在热力学中表现为第一定律的形式 ， 一个封闭或孤立的系统从周围介质吸收的热量恒等于对介质所做的功和系统内能的增加 。人们把一台机器看成是一个机械系统 ， 这台机器对外做功时必须消耗外界供给的能量 ， 不消耗内能和外界的能量就不能对外做功 。能量守恒定律在机械运动的经典力学中表现为机械能守恒定律 ， 机械能包含动能和势能 ， 比如：伽利略最早在比萨斜塔进行了自由落体实验 ， 无论重的和轻的物体都同时落地 ， 任何一个物体在近似真空的引力场自由下落时 ， 在物体高度势能减少的同时 ， 这一物体的动能随之增加 ， 而自由下落物体总的机械能不发生增减 。
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