第二节 能量守恒定律及其应用（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版机械建筑类）

主题七 热现象及其应用 第二节 能量守恒定律及其应用 【问题引入】 17~18世纪，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，史称“第一类永动机”。如图展示了其中的一种设计。然而，为此目的的任何尝试都失败了。这是为什么呢？ 一、热力学第一定律 做功 热量 Q＋W 吸收 增加 放出 减少 改变内能的两种方式的比较 方式名称 比较项目 做功 传热 区别 内能变 化情况 外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少 系统吸收热量，内能增加；系统放出热量，内能减少 从能量 的角度看 做功是其他形式的能与内能相互转化的过程 不同系统间或同一系统不同部分之间内能的转移 方式名称 比较项目 做功 传热 区别 能的性质变化情况 能的性质发生了变化 能的性质不变 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 二、能量守恒定律 能量守恒定律 转化 转移 例1　在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm3变为1676 cm3。在物理学中，单位质量的物质在一定温度下从液态变成气态时，所吸收的热量叫作汽化热。已知水的汽化热为L＝2263.8 J/g。一个标准大气压p＝1.013×105 Pa。1 g水在沸腾汽化的过程中增加的内能为________ J。 [答案]　2094.1 [解析]　取1 g水为研究系统，把大气视为外界。1 g水等压(大气压)膨胀时对外界做的功：W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1676－1.043)×10－6 J≈169.7 J。吸收的热量Q＝mL＝1×2263.8 J＝2263.8 J。根据热力学第一定律，增加的内能：ΔU＝Q＋(－W)＝2263.8 J＋(－169.7 J)＝2094.1 J。 例2 用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能(　　) A．增加了1100 J B．减少了1100 J C．增加了690 J D．减少了690 J 解析　由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝900 J－210 J＝690 J，即内能增加690 J，C正确。 C 三、课堂练习 1．关于能量的转化，下列说法中正确的是(　　) A．摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的 B．空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性 C．永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的 D．由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机 A 三、课堂练习 2．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（　　） A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加 C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 D．一定量气体的热力学能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 E．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 BCD 三、课堂练习 3．如图为一定质量理想气体的P-T图，该气体从状态a变化到状态b的过程中（　　） A．气体一直对外做功，热力学能一直增加 B．气体没有对外做功，热力学能一直增加 C．气体没有对外做功，热力学能不变 D．气体一直对外做功，热力学能不变 B 1．改变物体内能的两种方式 (1)______； (2)传热。 2．热力学第一定律 (1)内容 一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的______与外界对它所做的功的和。 (2)表达式：ΔU＝_________。 (3)ΔU＝Q＋W中物理量正、负号的意义 物理量 意义 符号 W Q ΔU ＋ 外界对系统做功 系统______热量 内能______ － 系统对外界做功 系统______热量 内能______ 1．能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式______为其他形式，或者从一个物体______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的，例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。 3．第一类永动机 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。 违背__________________，因此不可能实现。 $$