课题 第三章 热现象及应用 第二节 能量守恒定律 2课时 教 学 目 标 知识目标 1. 了解热力学第一定律； 2. 知道能量守恒定律； 3. 了解能源与人类生存和社会发展的关系。 能力目标 1. 通过对热力学第一定律的学习，能进行简单的相关计算； 2. 通过对能量守恒定律的学习，能解释一些自然界中能量转化的问题； 3. 通过本节的学习，知道永动机不可能造成。 情感目标 1. 培养学生基本的节约能源意识和可持续发展的观念； 2. 增强振兴中华民族的责任感和使命感。 重点 热力学第一定律；能量守恒定律 难点 热力学第一定律 教具 多媒体展示系统 主要教学过程 学生活动 教 学 过 程 设 计 一、引入课题 用多媒体展示系统展示教材图3-11。 提问：现代化家庭中，人们可以利用电冰箱在炎热的夏天吃到冰镇的西瓜，可以让饭菜长时间地保鲜；利用空调器可以在炎热的夏季创造出凉爽洁净的空气环境，可以在严寒的冬日创造出温暖清新的生活空间。电冰箱和空调器是如何工作的呢？ （学生都回答不出来。） 引入课题： 本次课，我们就来了解这方面的知识———第二节 能量守恒定律。 二、热力学第一定律 如果物体从外界吸收热量Q，则物体的热力学能增加Q。如果同时外界又对物体做功W，则物体的热力学能又要增加W。则在整个过程之后，物体的热力学能的增加量为 ΔE＝Q＋W 这个公式可以理解为：物体热力学能的增加等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和。这就是热力学第一定律。 为了使热力学第一定律的公式适用于各种情况，人们规定： 物体的热力学能增加时，ΔE＞0；热力学能减少时，ΔE＜0。 外界对物体做功时，W＞0；物体对外界做功时，W＜0。 物体从外界吸热时，Q＞0；物体向外界放热时，Q＜0。 例题 一定质量的气体从外界吸收热量2.6×105 J，热力学能增加 4.2×105 J，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？ 解 由热力学第一定律公式ΔE＝Q＋W，得 W＝ΔE－Q＝4.2×105－2.6×105 J＝1.6×105 J W＞0，表示外界对气体做了功。 当两个物体接触时，热量总是自发地从高温物体传到低温物体，高温物体温度下降，低温物体温度升高，最终两个物体温度相等。 电冰箱却可以反其道而行之，实现热量从低温物体向高温物体的传递。即使在炎热的夏天，它也可以将热量从低温物体转移到高温物体。这是怎么回事呢？ 电冰箱是利用制冷剂的物态变化来实现这一过程的。常用的制冷剂有氨、二氧化碳、乙烯、R12（氟利昂）、R134a（四氟乙烷）等。由于氟利昂对环境有害，现在人们已经不再使用它了。 用多媒体展示系统展示教材图3-12。 电冰箱主要由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成，除了蒸发器和部分毛细管装在冷库（冷冻室和冷藏室）内部外，其他部件都装在冷库之外。这四个部分由管道连接，组成一个密闭的连通器系统，制冷剂作为工作物质，由管道输送，经过这四个部分，完成工作循环。 压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂做功，将气态制冷剂压缩。根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制冷剂的热力学能增加，变成高温高压的蒸气（如p≈9.1 atm，t≈46 ℃）。 这种高温高压的制冷剂蒸气来到冷凝器，由于制冷剂的温度比外界空气高，因此向空气放热，热力学能减少，被冷却而凝结成常温高压的液体（如p≈8.9 atm，t≈37 ℃）。 这些常温高压的液态制冷剂由干燥过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管。毛细管是内径为0.5～1 mm、长为2～4 m的细长铜管。通过毛细管的节流降压，制冷剂变成低温低压的液体（如p≈1.5 atm，t≈－20 ℃）。 进入蒸发器时，低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速气化，膨胀做功，热力学能减少，温度降到比冷库的温度还低（如p≈1.0 atm，t≈－30 ℃）。然后气态制 ... ...
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