"能量"在物理中的意义: 能量是物理学中描写一个系统或一个过程的一个量。
一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量的状态转换为该系统现状的功的总和。一个系统到底有多少能量在物理中并不是一个确定的值,它随着对这个系统的描写而变换。人体在生命活动过程中,一切生命活动都需要能量,如物质代谢的合成反应、肌肉收缩、腺体分泌等等。而这些能量主要来源于食物。动、植物性食物中所含的营养素可分为五大类:碳水化合物、脂类、蛋白质、矿物质和维生素,加上水则为六大类。其中,碳水化合物、脂肪和蛋白质经体内氧
什么叫能量?它是怎样计算的?
能量是畜禽维持生命、生长、繁殖和进行各种生产活动的动力源泉。目前能量的计量单位为焦耳(J),实际中又常用千焦耳(KJ)、兆焦耳(MJ)来表示。
1千焦耳(KJ)=1000焦耳(J)
1兆焦耳(MJ)=1000千焦耳(KJ)
过去,曾把卡(Cal)作为能量的计量单位,1卡相当于1克水,自14.5℃升温到15.5℃所需要的热量;千卡(KCal)又叫大卡,为卡的1000倍;兆卡(MCal)为千卡的1000倍。卡作为饲料能量的单位,至今仍有沿用,与焦耳的换算关系为:
1焦耳(J)=0.239卡(Cal)
1卡(Cal)=4.181焦耳(J)
畜禽必须由饲料中获得能量来维持生命和生产产品。饲料中的有机物(碳水化合物、脂肪和蛋白质)都能在畜禽体内氧化产生热能,供生命活动、运动、生长和生产需要。在这三种有机物中,“碳”和“氢”的含量愈多,则氧化时所产生的能量也愈多。碳水化合物、脂肪和蛋白质所含的碳、氢、氧是不相同的,所以它们三者产生的能量也不相同(表7)。
表7 三中有机物中碳、氢、氧的含量(%)
从上表可知,脂肪含碳、氢总量高达89%,所以脂肪在畜体内的产热量最高;碳水化合物和蛋白质所含的碳、氢总量近似,都少于脂肪,所以两者在畜体内的产热量要比脂肪低。三种有机物纯营养物质在测热器中测得的热量平均值如下:1克碳水化合物为17.36千焦;1克蛋白质为23.85千焦;1克脂肪为38.91千焦。
不同饲料干物质能被畜禽消化利用的效率不同,故它们对畜禽机体的有效能量也不一样。例如,1千克玉米干物质含热量为19.08兆焦,而1千克玉米芯的干物质含热量为18.51兆焦,二者非常接近,但它们喂猪的营养价值却很不相同。故在测热器中测得的总能量,并不能真正代表饲料中干物质在畜禽机体内的有效能量。因此,在评定饲料营养价值时,都不采用“总能”这个指标,而是根据饲料中能量在机体内的利用和转化,分别用消化能、代谢能、净能来表达。
消化能
饲料中可被消化营养物质所含的能量,称为消化能猪吃进饲料中的有机物,有一部分可被消化吸收,另一部分不能被消化吸收的则由粪中排出。粪中仍含有能量,粪能即代表饲料干物质中未经消化的部分。因此,消化能等于饲料总能减去粪中能量。
消化能=总能-粪能
由于粪中除有未消化饲料所含的能量外,还有其他一些未消化的体内分解物,如消化液、脱落的消化道上皮细胞,以及消化道微生物及其产物所含的能量。因此,公式中的消化能并不是真正的消化能,而是表观消化能,但由于表观消化能测定方法简便易行,在我国猪的饲养标准和饲料营养价值表中所列的消化能,一般都是指表观消化能。代谢能猪吃进去的饲料经消化吸收后,参与体内的代谢过程,并被机体所利用的能量,称为代谢能。可消化碳水化合物和可消化脂肪中的能量,在代谢过程中能充分利用,代谢产物为二氧化碳和水,不再含有能量;在饲料的消化过程中,还会在消化道内产生一些气体,这些气体携带的能量很少,约为消化能的0.5%~1%,可以忽略不计;而可消化粗蛋白质在代谢过程中,其中的含氮部分不能在体内氧化,由尿排出,所以尿能即代表饲料中不能被猪体利用的一部分能量。代谢能的计算公式为:
代谢能=消化能-尿能净能
饲料的净能值是饲料能真正供家畜利用的能量,可用于维持生命和生产畜产品。猪采食饲料后,不仅有粪能、尿能和气体能的排出,而且在体内还有以体热的形式损失的热量。例如,一头饥饿的动物在采食后几小时内,体内的热量高于基础代谢(饥饿时)的产热量。这种由于进食而增加的产热量称为体增热。体增热除在寒冷季节可以用于维持体温外,是饲料的一种浪费。净能的计算公式为:
净能=代谢能-体增热饲料的净能实质上是动物的产品能,从理论上讲似乎最精确,但由于它受多种因素的制约,且很不稳定,测定起来很困难,故多数饲料的净能值,都是根据消化物质推算而来。消化能值是经动物消化吸收后的物质所含的能量,数值相对稳定,比较合理。试验证明,消化能与代谢能值的比率关系稳定在100:96,消化能的测定比代谢能省事。目前我国和许多国家制定的猪饲养标准和饲料营养价值表多采用消化能;家禽由于粪尿很难分开,故都采用代谢能。
什么叫能量?
能量(energy)简称“能”,质量的时空分布可能变化程度的度量,用来表示物理系统做功的本领。
现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=MC_。能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J)。在营养学中除了用焦耳(J)作为能量单位以外,有时也用卡路里(cal)作为能量单位,1卡路里约等于4.184焦耳。在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中也用电子伏特(eV)作为能量单位,1电子伏特=1.602,18×10-19焦。在理论物理领域,也有用尔格(erg)作为能量单位的,1尔格=10-7焦。能量以多种不同的形式存在。
按照物质的不同运动形式分类,能量可分为核能、机械能、化学能、内能(热能)、电能、辐射能、光能、生物能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。
各种场也具有能量。在营养学中,能量指的是食物中所含有的能被人体所吸收的化学能(生物质能),食物中的能量有时也可以称作热量,正常成年人每天消耗的能量约为8.4×106焦(8400千焦,NRV营养素参考值)。
什么叫能量请表述简单通俗点
能量是物质运动的量化转换 世界万物是不断运动着的,在物质的一切属性中,运动是最基本的属性,其他属性都是运动属性的具体表现.例如:空间属性是物质运动的广延性体现;时间属性是物质运动的持续性体现;引力属性是物质在运动过程由于质量分布不均所引起的相互作用的体现;电磁属性是带电粒子在运动和变化过程中的外部表现;等等.物质的运动形式是多种多样的,对于每一个具体的物质运动形式存在相应的能量形式,例如:与宏观物体的机械运动对应的能量形式是动能;与分子运动对应的能量形式是热能;与原子运动对应的能量形式是化学能;与带电粒子的定向运动对应的能量形式是电能;与光子运动对应的能量形式是光能;等等.当运动形式相同时,两个物体的运动特性可以采用某些物理量或化学量来描述和比较.例如,两个作机械运动的物体可以用速度、加速度、动量等物理量来描述和比较;两股作定向运动的电流可以用电流强度、电压、功率等物理量来描述和比较.但是,当运动形式不相同时,两个物质的运动特性唯一可以相互描述和比较的物理量就是能量,即能量特性是一切运动着的物质的共同特性,能量尺度是衡量一切运动形式的通用尺度.因此,可以对能量做出全新的哲学定义.
什么叫能量? 举一个简明易懂的例子说明一下?
能量是物理学中描写一个系统或一个过程的一个量,就是使物体动或变的力.一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量的状态转换为该系统现状的功的总和.一个系统到底有多少能量在物理中并不是一个确定的值,它随着对这个系统的描写而变换.
举一个例子而言,我们观察一个质量为1kg的固体的能量:
假如我们在研究经典力学而只对它的动能感兴趣的话,那么它的能量就是我们要将它从静止加速到它现有速度所加的功的总和.
假如我们在研究热学而只对它的内能感兴趣的话,那么它的能量就是我们要将它从绝对零度加热到它现有温度所加的功的总和.
假如我们在研究物理化学而只对它所含有的化学能感兴趣的话,那么它的能量就是我们在合成这个个体时对它的原料加入的功的总和.
假如我们在研究原子物理学而只对它所含的原子能感兴趣的话,那么它的能量就是我们从原子能为零的状态对它做功、使它达到现在状态的功的总和.
当然我们也可以用反过来的方法来定义这个固体所含的能量,举两个例子:
该固体的内能是将它冷却到绝对零度所释放出来的功的总和.
该固体的原子能是将它所含的所有的原子能全部释放出来的功的总和.
等等.
可见,能量虽然是一个非常常用和非常基础的物理概念,但同时也是一个非常抽象和非常难定义的物理概念.事实上,物理学家一直到19世纪中才真正理解能量这个概念.在此之前能量常常被与力、动量等概念相混.有一段时间里,物理学家使用过一个称为“活力”的、与能量非常相似的概念,其意思是一种使物体活泼起来(动起来、热起来)的力.英语中的能量一词energy是两个希腊词的组合:εν是“在……之中”的意思,εργοs是“功、劳动”的意思.加在一起 en-ergi 就是“加进去的功”的意思.
在物理学中,能量是最基础的一个概念之一,从开门的经典力学到宇宙学、相对论和量子力学,能量总是一个中心的概念.