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课件网) 物 理 第二节 能量守恒定律及其应用 主题三 热现象及能量守恒 通 用 类 高等教育-出卷网- 主要内容 热力学第一定律 能量守恒定律 1 2 1 热力学第一定律 热力学第一定律 如果一个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。 我们已经知道，做功和热传递都可以改变物体的热力学能。 则在整个过程之后，该物体的热力学能的增加量为 ΔE＝Q＋W 符号规定： 物体的热力学能增加，ΔE > 0 ， 物体对外界做功，W > 0 ， 物体从外界吸热, Q > 0 ， 物体向外界放热, Q < 0 。 外界对物体做功，W < 0 ； 热力学能减少，ΔE < 0 ； 【例】一定量的气体从外界吸收热量 2.66×105 J，热力学能增加 4.25×105 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 Q = ΔE + W 得 W < 0 ，表示外界对气体做了功。 一般情况下，热量总是从高温物体传递到低温物体，但是电冰箱却能实现从低温空间中吸取热量，传递给外部的高温空间，从而使电冰箱内部始终保持较低的温度。它是怎么实现这一过程的呢？ 【应用与拓展】 电冰箱的制冷原理 电冰箱是利用制冷剂的物态变化来实现这一过程的，现在常用的制冷剂是R600a（异丁烷）。 电冰箱主要由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成，如右图所示。 【应用与拓展】 电冰箱的制冷原理 2 能量守恒定律 通过对机械运动的研究，人们发现物体的动能和其势能可以互相转化；通过对热现象的研究，人们发现机械能还可以和热力学能互相转化；通过对其他运动形式的研究，人们发现其他形式的能也可以互相转化。 不同物质有不同的运动形式，每种运动形式都对应一种形式的能量，跟机械运动对应的是机械能，跟热运动对应的是热力学能，跟其他运动形式对应的还有磁能、电能、光能、核能、化学能等。 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移给另一个物体，在转化与转移的过程中总能量保持不变，这就是能量守恒定律。 19世纪中叶，迈耶 、焦耳和亥姆霍兹等科学家经过长期的实验探索，共同归纳出以下规律： 你能说说在右图中，都进行着哪些不同形式能量的互相转化嘛吗？ 17～18世纪，为了满足生产对机械动力日益增长的需要，许多人致力于设计和制造一种不需要消耗燃料，却可以源源不断地对外做功的机械，被称为第一类永动机，如图所示。设计者认为，该轮子会永不停息地沿着顺时针方向转动下去，并可以带动机器对外做功。 【合作探究】 小组讨论，右边这个轮子会不会按设计者的预期转动？原因是什么？ 能量守恒定律的发现使人们进一步认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此永动机是不可能被制造出来的。 练 习 1. 一定量的气体从外界吸收了1.68×103 J 的热量，热力学能增加了4.76 ×102 J。 问气体是对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功 分析：知道气体从外界吸收了热量和热力学能的增加，通过热力学第一定律可求解出功的正负，就可以判断气体是对外做功还是外界对气体做功。 解：由 Q = ΔE + W 得 W > 0 ，表示气体对外做了1. 2×103 J 的功。 2. 封闭在汽缸里的气体推动活塞对外做功 5×104 J，从外界吸收热量 7×104 J，它的热力学能变化了多少 解：由 Q = ΔE + W 得 因为ΔE > 0 ， 所以物体的热力学能增加了2×104 J。 = ... ...
