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能量耗散

能量耗散是指在一個系統中,能量在轉換或傳遞過程中以無法轉化為有用功的形式損失掉的現象。這種現象可以通過多種方式發生,例如摩擦力等非保守力做功時,將機械能或電能轉化為內能,或者通過向周圍低溫物體自發散熱。能量耗散是熱力學第二定律的一個體現,即任何形式的能量都有自發變為內能(熱運動能)的傾向,這是由於系統中的有序運動最終要變為無序運動。儘管宇宙中的總能量守恆,但可用能量(適用於能量轉化並做有用功的能量)會隨著時間減少,這是因為能量在轉化為內能時,其可利用性降低。

能量耗散不僅限於物理系統,也存在於生物體內。在生物體內,能量消耗是指物質代謝過程中伴隨的能量釋放、轉移和利用等過程。能量消耗包括基礎能量消耗靜息能量消耗、總能量消耗和代謝能量消耗等概念,這些概念描述了在不同生理狀態下人體對能量的需求。

此外,能量耗散的概念也被套用於耗散結構理論,這是一個研究遠離平衡態的開放系統如何從無序到有序演化的理論。該理論強調了複雜系統在與外界有能量和物質交流時,如何通過自組織形成新的有序結構。例如,液體中的貝納特圖像或化學反應中的別洛索夫—扎博廷斯基反應,都是耗散結構的例子。