能量的基础知识
在本小节中，我们主要了解 关于能量、功和功率的概念。
1、能量能量在实际生活中是一个看不见，摸不着的东西。 它只是我们用来描述一个物体性质的一个术语，就像颜色亦或是冷暖一样。
我们先举一些例子，看看哪些物质是具备能量的：
- 一个快速运动的物体具有较大的动能；
- 一个温度高的物体具有热能；
- 汽油等燃料具有化学能；
- 运动的电子具有电能和电磁能。
当我们说一个物体具有能量时，我们主要关注以下两点：
能量会导致这个物体本身会发生什么变化？
能量是如何改变周围的事物的，也就是说能量是如何传递的？
前面我们说过，能量并非实际看得见，摸得着的物体，所以很难画出它的样子。但是请看图1，如果你用鼠标点击这个动图，那么你就正在给它施加一定的动能。
液压传动基础知识——能量、功、功率
图1
综上，我们知道，能量是可以在不同物体之间传递的。请看图2和图3，都可以很好证明这一点。
液压传动基础知识——能量、功、功率
图2
液压传动基础知识——能量、功、功率
图3
当能量在物体之间进行传递时，必然会有一些能量会在这个过程中损失掉，这主要是由于摩擦之类的阻力造成的。
我们之所以称之为损失，是因为他们并没有起到我们希望它们应该起到的作用。也就是没有做有用功，做的都是无用功。
例如：在汽车发动机内，当化学能从汽油中转化为汽车的动能时，一些能量会以向外散发热量以及噪声的形式损失掉了。如图4所示。
液压传动基础知识——能量、功、功率
图4
最完美的引擎是你用手摸上去是冰凉的，而且是完全静音的。但是，大千世界，芸芸众生，没有任何系统是如此的完美。生活中我们所看到的一切能量转换系统都是有能量损失的。
正因为摩擦损失的存在，我们可以得出结论，有效的输出能量总是会小于输入的能量。图5很好地给我们展示了这个结论。
液压传动基础知识——能量、功、功率
图5
不过，如果你加上损失掉的能量，那么能量一定是守恒的，也就是输入的能量等于有效的输出能量加上损失掉的能量。如下述公式所示。
能量输入 = 能量输出 + 能量损耗
能量守恒定律说的是能量可以从一种形式变化到另一种形式，但是能量从来没有被创造或毁灭。在一点处产生的能量必然都会在某一处消散。
系统的效率是用来衡量有效输出能量占总的输入能量的比重；效率越高的系统，就说明越多的能量用于做有用功，相反损失的能量也就越少。
好了，现在我们回到我们今天的主角，液压系统；液压系统如果设计合理，且能得到很好的维护，是可以达到很高的效率的。 2、功当力施加于某一物体时，物体会改变其原先的运动状态，与此同时，该物体会得到或损失一部分能量。为了衡量这部分能量的大小，我们引入功的概念。
如果力作用于物体之上，并没有改变物体的运动状态，那就说明没有发生能量的传递，也就是该力没有对物体做功。看看图13能给你什么启发？
液压传动基础知识——能量、功、功率
图6
想要计算出功的大小，你必须知道以下两个量：
让我们举个例子，如图14所示，向上举升15kg的质量块到4米高的位置。为了是描述简单，我们取重力加速度的值为10m/s2
液压传动基础知识——能量、功、功率
图7
力F = 质量m x 加速度a
F = 15kg x 10 m/s2
F = 150 newtons
功W = 力F x 距离S
W = 150 newtons x 4 meters
W = 600 joules
功的单位是焦耳J。1J是指1N的力施加于质量块上，使质量块移动1m所做的功。
虽然我们用焦耳来衡量力对物体做的功，但是焦耳也同样可以表示物体所蕴含的能量的大小。就比如，食物、燃料汽油等所含的能量我们都用焦耳表示。其实两者并不矛盾，因为力对物体做功，也是物体中能量的相互传递的过程。
3、功率功率是指单位时间内力对物体所做的功。它的单位是J/s，也是我们所熟知的瓦特w。
瓦特这个单位是以蒸汽机的发明者James Watt的名字来命名的，下面放一张伟人的头像，供大家膜拜。
液压传动基础知识——能量、功、功率
图8
在上一小节功的介绍中，我们谈到向上举升15kg的重块4米的所消耗的功是600J。现在，我们再来计算一下，如果我们想在30s内举升上述重块，需要消耗多少功率呢？请多关注图15的秒表。
液压传动基础知识——能量、功、功率
图9
功率P = 功W ÷ 时间t
P = 600 joules ÷ 30 seconds
P = 20 watts
如果两个相同的物体以不同的速率移动了相同的距离，那么力对他们两者所做的功是相同的。因为，当我们在计算功的时候并未考虑时间因素。
但是两者所消耗的功率确是截然不同的。
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发表于 2018-7-30 13:59:37
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