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質量比組成它的核子的總質量小，即自由核子結合成原子核時有能量釋放出來，這能量稱為原子核的結合能。比結合能（原子核中平均每核子的結合能）低的重核裂變成比結合能高的較輕核，或幾個比結合能低的輕核聚合成一個比結合能高的較重核，所釋放的能量就是原子能。
人們根據大量實驗確認了能量守恆定律，即不同形式能量之間相互轉換時，其量值守恆。焦耳熱功當量實驗是早期確認能量守恆定律的有名實驗，而後在宏觀領域內建立了能量轉換與守恆的熱力學第一定律。康普頓效應確認能量守恆定律在微觀世界仍然正確，後又逐步認識到能量守恆定律是由時間平移不變性決定的，從而使它成為物理學中的普遍定律（見對稱性和守恆律）。在一個封閉的力學系統中，如果沒有機械能與其他形式能量之間相互轉換時，則機械能守恆。機械能守恆定律是能量守恆定律的一個特例。(未完待續。)
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