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聲能

鎖定
聲能是一個物理名詞,是介質中存在機械波時,使媒介附加的能量,是以機械波和聲子的形式存在的一種能量。
中文名
聲能
外文名
Sound energy
性    質
科學
類    別
物理

聲能簡介

聲能就像光能一樣 所有的波都具有能量!比如説光/聲等都有能量。聲能是以機械波和聲子的形式存在的一種能量,就像光能是以電磁波和光子形式存在的一種能量一樣。光能有波粒二象性,聲能也有波粒二象性,只不過和光能一樣,波長越短,粒子性越明顯,科學家們已經觀測到固體中晶格所產生的波長極短的聲波的量子效應。 聲能與其它能量相同,是人類可以利用的能量。聲波在媒介中傳播時,媒介在聲能的作用下會產生一系列效應,如力學效應、熱學效應、電磁學效應、電磁波(包括無線電波、光波、射線波等)效應等。 [1] 
聲能的作用範圍形成了聲場。聲的傳遞有能量損耗,也叫被吸收,當距離比較遠時,我們就檢測不到了,而且聲的強弱變化與傳播距離的平方成正比 (平方反比定律)。
聲波在媒介中傳播時,如果沒有媒介來傳播,就不會產生出機械波。當聲波傳播到周圍界面時,會發生反射和折射現象。

聲能指標

聲速(c)是單位時間波動傳播的距離,常用單位為m/s。在不同的媒介中,傳播速度也不同。
波長(λ)是波動傳播過程中相鄰的兩個週期中,對應點的距離或相鄰的兩個波峯或波谷間的距離,常用單位為m、cm和mm。

聲能應用

聲能像其它能量一樣,是人類可以利用的能量,在實際生活中有廣泛的應用。

聲能熱效應

利用聲能的熱效應還可以解決供暖或進行熱治療。如次聲波可以使人體細胞的分子產生共振,摩擦併發熱,類似於紅外線對人體的作用,即產生了熱效應,人們利用次聲波的熱效應就可以供暖或進行熱治療。

聲能電轉化

英國科學家根據機械波(聲波)藴藏的能量在傳播中遇到屏障時能夠轉變成為電能的道理,設計製造出聲波電流接受儀,通過與可以增大聲能的轉換器相連,而使聲能迅速轉化為電能,供一些小型電器使用,該方法有望成為新型的綠色環保節能的發電方式,類似於光伏發電,稱之為"聲伏發電"。

聲能能量守恆定律

能量守恆定律是自然界普遍的基本定律之一。
一般表述為:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只會從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到其它物體,而能量的總量保持不變。
也可以表述為:一個系統的總能量的改變只能等於傳入或者傳出該系統的能量的多少。總能量為系統的機械能、熱能及除熱能以外的任何內能形式的總和。
如果一個系統處於孤立環境,即不可能有能量或質量傳入或傳出系統。對於此情形,能量守恆定律表述為:“孤立系統的總能量保持不變。” [1] 

聲能定義

能量是物質運動轉換的量度,簡稱“能”。世界萬物是不斷運動的,在物質的一切屬性中,運動是最基本的屬性,其他屬性都是運動的具體表現。能量是表徵物理系統做功的本領的量度。
能量(energy)是物質所具有的基本物理屬性之一,是物質運動的統一量度。
能量的單位與功的單位相同,在國際單位制中是焦耳(J)。在原子物理學、原子核物理學、粒子物理學等領域中常用電子伏(eV)作為單位,1電子伏=1.602,18×10-19焦。物理領域,也用爾格(erg)作為能量單位,1爾格=10-7焦。
能量以多種不同的形式存在;按照物質的不同運動形式分類,能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能。這些不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉化。各種場也具有能量。 [1] 

聲能表述本質

常見表述:能量既不會憑空產生也不會憑空消失,它只會從一個物體轉移到另一個物體,或者從一種形式轉化為另一種形式,而在轉化或轉移的過程中,能量總量保持不變。
熱力學第一定律:普遍的能量守恆和轉化定律在一切涉及宏觀熱現象過程中的具體表現。熱力學第一定律確認,任意過程中系統從周圍介質吸收的熱量、對介質所做的功和系統內能增量之間在數量上守恆。
熱力學第一定律即能量守恆定律,它是人類經驗的總結,也可以用物質守恆定理類推而得。熱力學系統能量表達為內能、熱量和功,熱力學第一定律是能量守恆的一種表達形式。從它導出的結論,還沒有發現與事實有矛盾。根據熱力學第一定律可以設想,要製造一種機器,它既不靠外界供給能量,本身也不減少能量,卻不斷地對外做功而不消耗能量。人們把這種假想的機器稱為第一類永動機。因為對外界做功就必須消耗能量,不消耗能量就無法對外界做功,因此第一定律也可以表達為“第一類永動機是不可能造成的”。反過來,第一類永動機永遠不能造成,也就證明了第一定律是正確的。 [1] 
參考資料
  • 1.    聶玉昕.《中國大百科全書》74卷(第二版)物理學:能量守恆定律:中國大百科全書出版社,2009-07:353頁