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课件网) 阅 读 提 示 改变热力学能的两种方法。 热力学第一定律的表述。 运用能量守恒解释自然界中能量的转化问题。 第一类永动机为什么不能实现？ 第二部分 能量守恒定律 第二部分 能量守恒定律 图3-7 图3-7所示是20世纪20年代德国发行的一张明信片，标题是：拿爱因斯坦开玩笑。漫画中用磁铁的吸引力来牵引车子前行，这样，车可以永远运动下去。讨论一下，这类永动机为什么不能实现？ 一、热力学能 （一）热力学能 物质的不同运动对应着不同的能量，如机械运动对应着机械能，电磁运动对应着电磁能，热运动对应的称为热力学能。 1、分子动能 每一个分子都在高速运动，每一个分子都是实物粒子，并都有一定的质量，因此每一个分子都具有动能。由于分子的频繁碰撞，使分子的速度大小不尽相同，因此关注每一个分子的动能没有实际的价值。我们把所有分子动能的平均值叫分子热运动的平均动能。 2、分子势能 地球上的物体由于与地球之间存在相互作用力而具有重力势能。由于分子之间存在相互作用力，类比可知分子间也存在分子势能。 3、热力学能 物体中所有分子的动能和势能的总和，叫做物体的热力学能，也做内能。 热力学能是大量分子无规则运动和分子问的相互作用的共同结果。 （二）改变热力学能的方式 改变物体的热力学能有两种方式：做功和热传递。 1、做功改变物体的热力学能的实例 （1）粘乙醚的棉花放入气缸内，活塞迅速下移，会发现棉花燃烧起来，如图3—8甲所示。活塞对气体有向下的压力，又有向下的位移，即对气体做了功，带来的变化是气体温度升高（粘乙醚的棉花燃烧起来了），说明做功可以使气体的热力学能增加。 甲 空气被压缩 时内能增大 乙空气推动塞子 时，内能减少 图3—8 做功改变 空气的热力学能 （2）用打气筒向瓶内充气，达到一定程度时，瓶中气体会冲开塞子，使瓶内气体热力学能减少，如图3-8乙所示。因此，做功可以改变物体的热力学能。 (3)类似的例子还有很多：用锯条锯木头，锯条和木头温度都升高。打气筒打气时，筒壁会变热。载人飞船高速返回地面时，与空气摩擦，能划亮天空，如图3-9所示。 图3-9 神六返回仓与 大气层摩擦发光 2、热传递改变物体的热力学能的实例 将烧红的铁块放入冷水中，称为“淬火”，如图3-10所示，这时铁块温度降低，热力学能减少，水的温度升高，热力学能增加，热传递可以改变物体的热力学能。 图3-10 将烧红的刀具 放入冷水中淬火 （三）热力学能与哪些因素有关 分子的热运动只与温度有关，分子势能与体积有关，所以某物体的热力学能与两因素有关：温度和体积。 还有一个量也会影响物体的热力学能，那就是分子数目，分子数目越多，分子的动能之和就越大。即相同温度下，一池塘水比一杯水的热力学能多。 分子运动是永不停息的，无论物体处于什么状态，热运动是不可能停止的，因此任何物体都具有热力学能。 物体的热力学能取决于物体的温度、体积和分子数目。 一定量的固体或液体，通常情况下体积变化不明显，可用其温度的变化来确定热力学能是否改变；而气体通常不考虑分子势能，一样可以用温度的变化判断其热力学能的变化。 可以简单认为物体的温度升高，热力学能增加；温度降低，热力学能减少。 物理研究的艺术—类比法 类比方法是以比较为基础，通过比较找出相似或相同点，并以此为依据，把其中某一对象的有关知识和结论迁移到另一对象中去。类比思维方法是几种逻辑思维方法中最富有创造性的，物理学史上的一些重大发现往往起源于类比，类比被称为“伟大的引路人”，尽管类比不能取代论证，但可以作为新规律和概念的依托。这种“从特殊到特殊”的科学方法，尽管其结论具有偶然性，还需要后续的实践检验，但它们在物理 ... ...
