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被溶解的弹簧的能

时间:2022-12-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:它可以在弹簧被硫酸腐蚀断裂后弹开的那一瞬间转化为动能,从而带动弹簧周围的硫酸。其实,被弯曲的弹簧的能还可以转化为电能或者化学能。这说明,受到张力作用的弹簧比没有受到张力作用的弹簧更抗腐蚀。毫无疑问,这表明,原来弹簧的能量中,有一部分转化为了化学能,另一部分转化为弹簧弹开时运动部分的机械能。


您将一个弹簧压下去。这时您所做的功转化为被弯曲的弹簧的势能。如果您能用这个弹簧举起重物或者转动车轮,那么您就可以重新获得您所付出的能。此时,能量的一部分做了有用的功,另外一部分用来克服有破坏力的阻力(摩擦力)。一个尔格也不会白白被损失。

假设您用这根弯曲的弹簧进行另外一个实验:您把弯曲的弹簧放入到硫酸中,弹簧的钢丝就会被溶解。欠了能量债的债务方弹簧消失了,我们付出的使弹簧发生弯曲的能量此刻找不到了,这似乎破坏了能量守恒定律。

真的是这样吗?为什么我们一定要认为此时能量就白白地被损失掉了呢?它可以在弹簧被硫酸腐蚀断裂后弹开的那一瞬间转化为动能,从而带动弹簧周围的硫酸。它还可以转化为热量,使硫酸的温度升高。当然,这个温度不会升高特别多,原因在于如果弯曲的弹簧两端比它伸直时拉近了10厘米(0.1米),假设弹簧的应力为2千克,就是弯曲弹簧的力的平均数值为1千克。那么,弹簧的势能就等于:1×0.1=0.1千克米。这时获得的热量为2.3×0.1=0.23卡。这样少的热量只能将全部硫酸提高几分之一度,在实际中很难被看出来。

其实,被弯曲的弹簧的能还可以转化为电能或者化学能。如果转化为化学能的话,会使弹簧的腐蚀加快(如果所产生的化学能会促进钢的溶解作用),或者使弹簧的腐蚀作用减慢(如果所产生的化学能会阻碍钢的溶解作用)。

至于以上哪种情况会发生,只有实验能够告诉我们。

这种实验已经有人做过,将一片钢片弯曲后夹在两根玻璃棒之间,两根棒相隔半厘米,分别固定在一个玻璃缸的底部。而在另一个实验中,弹簧是直接夹在容器的两壁之间。向容器中注入硫酸。钢片很快就被溶解断了,其两个半段一直在硫酸中浸泡到完全溶解。我们将实验所用的时间详细记录下来:从把弹簧浸到硫酸中直到弹簧完全溶解为止。然后以完全相同的条件,将同样的钢片不加弯曲地浸到硫酸中,结果是没有张力的钢片溶解所需要的时间比较短。

这说明,受到张力作用的弹簧比没有受到张力作用的弹簧更抗腐蚀。毫无疑问,这表明,原来弹簧的能量中,有一部分转化为了化学能,另一部分转化为弹簧弹开时运动部分的机械能。因此没有任何能量是白白消失掉的。

继续上面的话题,还可以提出这样的一个问题:“一捆木柴被送到四层楼上,它的势能因此而增加。那么,当木柴燃烧的时候,它的这部分势能到哪里去了呢?”只要我们稍加思考,这个问题就不难解答。木柴燃烧之后,它的物质变成了燃烧的产物,这个产物在地面以上一定高度的地方形成了要比它在地面上更大的势能。


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