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第三章 熱力學定律
第2節 能量守恒定律及其應用
下列事例中，各種能量如何轉化？
學習目標
1.知道人類對能量概念的認識過程，并能理解能量和能量守恒觀念對世界統一性的意義。
2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵從的基本規律。
3.知道第一類永動機是不可能實現的。
工作中的內燃機
內能
機械能
太陽能發電站
光能
電能
不同形式的能量可以相互轉化
光能
機械能
內能
電能
化學能
一、能量守恒定律
1.內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量保持不變。
【說明】
①熱力學第一定律體現了能量的轉化、轉移、守恒；
②熱力學第一定律是能量守恒定律的一種具體體現。
2.含義：能量守恒定律中的“轉化”和“轉移”
(1)某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等；
(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
3.意義：
(1)本定律是19世紀自然科學中三大發現之一，也莊嚴宣告了第一類永動機的幻想徹底破滅；
(2)本定律是認識自然、改造自然的有力武器，將廣泛的自然科學技術領域聯系起來，使不同領域的科學工作者有一系列的共同語言。
蓋斯
邁爾
焦耳
亥姆霍茲
化學反應放出的熱量與反應步驟無關
功熱等價
提出能量守恒的思想
概括和總結能量守恒定律
4.能量守恒觀念的形成
5. 對能量守恒定律的理解
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
（1）具體體現
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
6.能量守恒定律說明：
(1)自然界存在著多種不同形式的運動，每種運動對應著一種形式的能量。
機械運動———機械能
熱運動———內能
化學運動——化學能
電荷運動——電能
生物運動——生物能
原子核內部的運動——原子能
(2)不同形式的能量之間可以相互轉化。
(3)能量守恒定律適用于任何物理現象和物理過程。
二、第一類永動機不可能制成
任何動力機械的作用都是把其他形式的能轉化為機械能。
1.第一類永動機：不需要動力或燃料，卻能源源不斷對外做功的機器
（人們把這種不消耗能量的永動機叫第一類永動機）
17～18世紀，許多人致力于制造一種機器，它不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功，史稱"第一類永動機"。圖3.3-2展示了其中的一種設計。然而，為此目的的任何嘗試都失敗了。這是為什么呢
違背了能量守恒定律。
①如果沒有外界熱源供給熱量，則有U2－U1＝W，就是說，如果系統內能減少，即U2②層出不窮的永動機設計方案，由于違背了能量守恒定律，無一例外地宣布失敗，人類制造永動機的企圖是沒有任何成功希望的。
1.下列關于能量轉化的現象的說法中，正確的是（　　）
A．用太陽灶燒水是太陽能轉化為電能
B．電燈發光是電能轉化為光能
C．核電站發電是電能轉化為內能
D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能
B
2.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（　?。?br/>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
3.如圖所示為沖擊擺實驗裝置,一水平飛行的子彈射入沙箱后與沙箱合為一體,共同擺起一定高度,在此過程中有關能量轉化的說法中正確的是(　 )
A.子彈的動能轉化成沙箱和子彈的內能
B.子彈的動能轉化成沙箱和子彈的重力勢能
C.子彈的動能轉化成沙箱和子彈的動能
D.子彈的動能一部分轉化成沙箱和子彈的內能,另一部分
轉化為沙箱和子彈的機械能
D
能量守恒定律
永動機不可能制成：違背了能量守恒定律
能量守恒定律
內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。
表達式：E初=E末

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