作业帮挑战能量守恒定律的问题
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/12 23:33:53
挑战能量守恒定律的问题
能量守恒定律我想大家都知道,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变.能量守恒定律如今被人们普遍认同.但我想到一个问题：有点常识的都知道,地球是一个普通的行星,虽然不会发光,但其内部由于巨大压力有着极高的热量,使得石头都溶化成岩浆.我就想：如果很多年以后地球上有限的能源都已枯竭,可以利用地球内部自身的能量供人类使用.我的问题来了,地球内部的热量来自自身的万有引力,也就是说,只要有引力在,那它的热量就不会消失.但地球的引力显然不会消失.那地球内部的热量也就会会一直存在.但这时人类一直开采其热量来使用,那地球的热量会不会越来越少呢?如果会,显然说不通,因为引力一直都在,热量就不会消失.因为如果不会减少,就相当于并没有给地球额外的能量补给,却能够源源不断的产生热量.这就不符合能量守恒定律.有谁能回答这个问题?
能量守恒定律我想大家都知道,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变.能量守恒定律如今被人们普遍认同.但我想到一个问题：有点常识的都知道,地球是一个普通的行星,虽然不会发光,但其内部由于巨大压力有着极高的热量,使得石头都溶化成岩浆.我就想：如果很多年以后地球上有限的能源都已枯竭,可以利用地球内部自身的能量供人类使用.我的问题来了,地球内部的热量来自自身的万有引力,也就是说,只要有引力在,那它的热量就不会消失.但地球的引力显然不会消失.那地球内部的热量也就会会一直存在.但这时人类一直开采其热量来使用,那地球的热量会不会越来越少呢?如果会,显然说不通,因为引力一直都在,热量就不会消失.因为如果不会减少,就相当于并没有给地球额外的能量补给,却能够源源不断的产生热量.这就不符合能量守恒定律.有谁能回答这个问题?
首先你的前提就不对,地热是来自万有引力吗?不见得吧.一般认为,是由于地球物质中所含的放射性元素衰变产生的热量.
地球内部的热量有可能全部散失,之所以现在还没有散失完,只是因为我们的地球个头还不算小.月球就没那么幸运了,月球以前也有液体的内核的,只是体积太小,内部热量散失了,所以冷却下来成为固体.
同是球形的物体直径越大,面积和体积的比例（比表面积）就会越小,而比表面积越小,单位体积内的热量散失得也就越慢.
另外你说的通过万有引力提供热量例子,大概说的是恒星吧.
恒星塌缩确实是引力势能转化为热能,但这也并不是无穷无尽的.如果万有引力真能提供无穷无尽的能量,在恒星死亡以后,又怎么会形成白矮星,中子星甚至黑洞呢?建议你多看看这方面的科普书籍.
再问： 对一个物体施加压力，会对物体做功而增加这个物体的内能，这个你不否认吧，地球内部物质承受如此大的压力，其内能不会增加吗，不会吧，你说地球内部热量是放射性元素衰变产生的热量，我想不是吧，放射性元素衰变根本产生不了多是热量，而且相对地球而言放射性元素的比例是很小的，不可能让庞大的地球内部产生这么多的热量。感谢你的热心，不过你的回答难以让人信服。
再答： 你的第一个说法我否认。 做功是怎么定义的？W=FS。 不光要受力，还要在这个力的方向移动距离，对吧？ 地球内部确实承受了巨大的压力，但这个压力做功么？如果这个压力做功，则地球内的物质一定会被向中心压缩，也就是说地球会缩小。如故靠这个压力做功来获取热量，则地球一定会不断缩小。即使地球会缩小，也不过从地球现有的的体积，缩小到0吧。假设地球内部的压力在缩小的过程中保持恒定，那么靠它所得功也只能用W=PΔV来计算。ΔV是体积缩小的量，就算地球体积能缩小到0，ΔV也只能等于现有的体积减去0，也就是最多缩小现有的体积这么多吧。而压力不可能无穷大，所以即使靠万有引力做功W=PΔV，也是有限度的，怎么可能无穷无尽呢？ 地球内的放射性元素确实含量很少，但是裂变产生的能量却很大。就拿铀来说，铀在地球上的平均含量是2.7×10^-6克/克，也就是说地球每10^6g=1000吨的物质中就含有2.7克铀，而地球质量是6×10^24千克=6×10^21吨，那么地球上总的铀含量就是1.62×10^19千克。而1千克铀完全裂变，释放出的能量相当于2500吨优质煤完全燃烧放出的热量，大约有8.5x10^13J。 这样蕴含的能量还不够大么，况且这还只是计算了铀的裂变，放射性元素还有很多。
地球内部的热量有可能全部散失,之所以现在还没有散失完,只是因为我们的地球个头还不算小.月球就没那么幸运了,月球以前也有液体的内核的,只是体积太小,内部热量散失了,所以冷却下来成为固体.
同是球形的物体直径越大,面积和体积的比例（比表面积）就会越小,而比表面积越小,单位体积内的热量散失得也就越慢.
另外你说的通过万有引力提供热量例子,大概说的是恒星吧.
恒星塌缩确实是引力势能转化为热能,但这也并不是无穷无尽的.如果万有引力真能提供无穷无尽的能量,在恒星死亡以后,又怎么会形成白矮星,中子星甚至黑洞呢?建议你多看看这方面的科普书籍.
再问： 对一个物体施加压力，会对物体做功而增加这个物体的内能，这个你不否认吧，地球内部物质承受如此大的压力，其内能不会增加吗，不会吧，你说地球内部热量是放射性元素衰变产生的热量，我想不是吧，放射性元素衰变根本产生不了多是热量，而且相对地球而言放射性元素的比例是很小的，不可能让庞大的地球内部产生这么多的热量。感谢你的热心，不过你的回答难以让人信服。
再答： 你的第一个说法我否认。 做功是怎么定义的？W=FS。 不光要受力，还要在这个力的方向移动距离，对吧？ 地球内部确实承受了巨大的压力，但这个压力做功么？如果这个压力做功，则地球内的物质一定会被向中心压缩，也就是说地球会缩小。如故靠这个压力做功来获取热量，则地球一定会不断缩小。即使地球会缩小，也不过从地球现有的的体积，缩小到0吧。假设地球内部的压力在缩小的过程中保持恒定，那么靠它所得功也只能用W=PΔV来计算。ΔV是体积缩小的量，就算地球体积能缩小到0，ΔV也只能等于现有的体积减去0，也就是最多缩小现有的体积这么多吧。而压力不可能无穷大，所以即使靠万有引力做功W=PΔV，也是有限度的，怎么可能无穷无尽呢？ 地球内的放射性元素确实含量很少，但是裂变产生的能量却很大。就拿铀来说，铀在地球上的平均含量是2.7×10^-6克/克，也就是说地球每10^6g=1000吨的物质中就含有2.7克铀，而地球质量是6×10^24千克=6×10^21吨，那么地球上总的铀含量就是1.62×10^19千克。而1千克铀完全裂变，释放出的能量相当于2500吨优质煤完全燃烧放出的热量，大约有8.5x10^13J。 这样蕴含的能量还不够大么，况且这还只是计算了铀的裂变，放射性元素还有很多。