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第三章 熱力學定律
第2節 能量的轉化與守恒
19世紀上半葉，已有很多種能量轉化的形式被發現。
蒸汽機將內能轉化為機械能
電池將化學能轉化為電能
法拉第發現的電磁感應現象實現了將機械能等轉化為電能。
幾乎同時，不同國家的多位科學家，通過不同的途徑，各自獨立地發現了能量守恒定律
知識點一：能量守恒定律的發現
1.邁爾的發現：從理論上具體地論證了機械能、內能、化學能、電磁能等都可相互轉化,提出了物理、化學過程中能量守恒的思想。
2.焦耳的研究:
用一個保溫性能良好的量熱器裝上水，再浸入一個葉輪。葉輪由圓筒帶動，而圓筒本身又與下垂的重錘連接。根據重錘的質量和下落的高度可算出機械功，根據水和量熱器的質量、比熱容、升高的溫度可計算出產生的熱量。
通過實驗得出了焦耳定律,從而給出了電能向內能轉化的定量關系,為發現普遍的能量守恒定律打下基礎。
3.亥姆霍茲的貢獻：系統地闡述了能量守恒原理,從理論上把力學中的能量守恒原理推廣到熱、光、電、磁、化學反應等過程,揭示了它們之間的統一性,將能量守恒原理與永動機不可能實現聯系起來。
知識點二：能量守恒定律及其應用
大量事實表明，能量既不會消失，也不會創生，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而能量的總值保持不變。這就是能量守恒定律。
1.能量守恒定律
能量守恒定律是19世紀自然科學的重大發現，它揭示了自然科學各個分支之間的普遍聯系，是自然界內在統一性的第一個有力證據。
自然界的一切物質都處在運動中，不同的運動形式對應著不同形式的能量。在物質運動形式發生變化的過程中，與之相對應的能量形式也在轉化。在轉化過程中，一種形式的能量減少多少，必然伴隨著另外一種或幾種形式的能量增加多少，自然界能量的總和是不變的。
2.能量轉化過程中總伴有內能的產生。
打籃球時，儲存在肌肉里的能量不斷地轉化為動能，使你能跑動、傳球和投籃等，在投籃時又將部分能量傳給了籃球，整個過程中，總有部分能量轉化為內能；
打開臺燈，過一會兒用手摸一摸燈罩，會發現溫度升高，說明電能并沒有全部轉化為光能，部分電能還轉化為內能。
3.人類所需的絕大部分能量都直接或間接地來自太陽。
植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能貯存在體內，煤、石油等化石能源是植物等經過漫長年代形成的，它們又可轉化為電能和內能。
此外，水能、風能等能量也是由太陽能轉化而來的。
例如，陽光對江河湖海的不斷照射，使水蒸發到高處，并源源不斷地流向低處，產生巨大能量。
①熱力學領域：ΔU=Q+W
熱傳遞：能量的轉移
做功：機械能和內能的轉化
熱力學第一定律其實就是能量守恒定律在熱學中的體現
4.能量守恒定律在各領域的體現
②在力學中：機械能守恒定律
③在電學中：閉合電路歐姆定律
④在電磁學中：楞次定律
能量守恒定律的具體體現
所以說能量守恒定律是自然界最普遍、最和諧、最可靠的自然規律。
1.指出下列過程中能量的轉化。
(1)給電爐通電,電爐絲變紅了: 。
(2)飛馳而過的流星拖著一條發光的尾巴: 。
(3)用氣筒給自行車打氣時氣筒變熱: 。
(4)水沸騰時,水壺蓋兒被頂起來 。
(1)電能轉化為內能 (2)機械能轉化為內能
(3)機械能轉化為內能 (4)內能轉化為機械能
2．“第一類永動機”是不可能制成的，這是因為（　　）
A．它不符合機械能守恒定律
B．它違背了能量守恒定律
C．它做功產生的熱不符合熱功當量
D．暫時找不到合理的設計方案和理想材料
B
3. 下列對能量守恒定律的認識不正確的是( )
A. 某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加
B. 某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加
C. 不需要任何外界的動力而持續對外做功的機器——永動機是不可能制成的
D. 石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消失了
D
4.行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下來；流星在夜空中墜落并發出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流。上述不同現象中所包含的相同物理過程是（　　）
A．物體的動能轉化為其他形式的能
B．物體的勢能轉化為其他形式的能
C．物體的機械能轉化為其他形式的能
D．其他形式的能轉化為物體的機械能
C
焦耳的研究
邁爾的發現
能量守恒定律
姆霍茲的貢獻
能量轉化過程中總伴有內能的產生
能量守恒定律在各領域的體現
能量守恒定律的發現
能量守恒定律及其應用

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