知识点:
1.改变物体内能的两种方式
做功和热传递.
2.物体内能的改变
(1)如果物体与外界无热传递,若外界对物体做功,则物体的内能增加;若物体对外做功,物体的内能减少.
(2)如果物体既不对外做功,外界也不对物体做功,则物体吸收热量时,它的内能增加;物体放出热量时,它的内能减少.
3.热力学第一定律
(1)内容:物体内能的增加量ΔU,等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和.
(2)表达式:ΔU=W+Q.
4.热力学第一定律的定义
(1)内能的变化必然伴随有做功或热传递.
(2)一切涉及热现象的宏观过程中,能量可以发生转移或转化,此过程中总能量守恒.
5.第一类永动机
(1)概念:不消耗任何能量而能永远对外做功的机器.
(2)结果
17~18世纪,人们提出了许多永动机设计方案,但都以失败而告终.
(3)原因
设想能量能够无中生有地创造出来,违背了热力学第一定律.
(4)启示
人类利用和改造自然时,必须遵循自然规律.
1.对ΔU=W+Q的理解
热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况,既有做功又有热传递的过程,其中ΔU表示内能改变的数量,W表示做功的数量,Q表示外界与物体间传递的热量.
2.对公式ΔU、Q、W符号的规定
3.应用热力学第一定律解题的一般步骤
(1)首先选定研究对象是哪个物体或哪个热力学系统.
(2)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负.
(3)根据方程ΔU=W+Q求出未知量.
(4)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况.
4.判断气体做功正、负的方法
(1)若气体体积增大,表明气体对外界做功,W<0.
(2)若气体体积变小,表明外界对气体做功,W>0.
5.几种常见的气体变化过程
(1)绝热过程:过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对气体做的功等于气体内能的增加.
(2)等容过程:在该过程中气体不做功,即W=0,则Q=ΔU,气体吸收的热量等于气体内能的增加.
(3)等温过程:在过程的始末状态,气体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q,表示气体吸收的热量全部用来对外做功或外界对气体所做的功全部转换为热量放出.
1.能量守恒定律的发现
(1)迈尔的发现
(2)焦耳的研究
①确定了电能向内能转化的定量关系.
②用了近40年的时间,不懈地钻研热功转换问题,为能量守恒定律提供了无可置疑的证据.
(3)亥姆霍兹的贡献
从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程,揭示了它们之间的统一性.
2.能量守恒定律
(1)内容
能量既不会消失,也不会创生,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到另一个物体,而能量的总值保持不变.
(2)意义
揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系,是自然界内在统一性的第一个有力证据.
(3)应用
①各种形式的能可以转化.但能量在转化过程中总伴有内能的损失.
②各种互不相关的物理现象,可以用能量守恒定律联系在一起.
视频教学:
061-高中物理-本源物理-第2版-能量转化与守恒定律
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