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第三章 热力学定律
第2节 能量的转化与守恒
19世纪上半叶，已有很多种能量转化的形式被发现。
蒸汽机将内能转化为机械能
电池将化学能转化为电能
法拉第发现的电磁感应现象实现了将机械能等转化为电能。
几乎同时，不同国家的多位科学家，通过不同的途径，各自独立地发现了能量守恒定律
知识点一：能量守恒定律的发现
1.迈尔的发现：从理论上具体地论证了机械能、内能、化学能、电磁能等都可相互转化,提出了物理、化学过程中能量守恒的思想。
2.焦耳的研究:
用一个保温性能良好的量热器装上水，再浸入一个叶轮。叶轮由圆筒带动，而圆筒本身又与下垂的重锤连接。根据重锤的质量和下落的高度可算出机械功，根据水和量热器的质量、比热容、升高的温度可计算出产生的热量。
通过实验得出了焦耳定律,从而给出了电能向内能转化的定量关系,为发现普遍的能量守恒定律打下基础。
3.亥姆霍兹的贡献：系统地阐述了能量守恒原理,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,将能量守恒原理与永动机不可能实现联系起来。
知识点二：能量守恒定律及其应用
大量事实表明，能量既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总值保持不变。这就是能量守恒定律。
1.能量守恒定律
能量守恒定律是19世纪自然科学的重大发现，它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。
自然界的一切物质都处在运动中，不同的运动形式对应着不同形式的能量。在物质运动形式发生变化的过程中，与之相对应的能量形式也在转化。在转化过程中，一种形式的能量减少多少，必然伴随着另外一种或几种形式的能量增加多少，自然界能量的总和是不变的。
2.能量转化过程中总伴有内能的产生。
打篮球时，储存在肌肉里的能量不断地转化为动能，使你能跑动、传球和投篮等，在投篮时又将部分能量传给了篮球，整个过程中，总有部分能量转化为内能；
打开台灯，过一会儿用手摸一摸灯罩，会发现温度升高，说明电能并没有全部转化为光能，部分电能还转化为内能。
3.人类所需的绝大部分能量都直接或间接地来自太阳。
植物通过光合作用把太阳能转变成化学能贮存在体内，煤、石油等化石能源是植物等经过漫长年代形成的，它们又可转化为电能和内能。
此外，水能、风能等能量也是由太阳能转化而来的。
例如，阳光对江河湖海的不断照射，使水蒸发到高处，并源源不断地流向低处，产生巨大能量。
①热力学领域：ΔU=Q+W
热传递：能量的转移
做功：机械能和内能的转化
热力学第一定律其实就是能量守恒定律在热学中的体现
4.能量守恒定律在各领域的体现
②在力学中：机械能守恒定律
③在电学中：闭合电路欧姆定律
④在电磁学中：楞次定律
能量守恒定律的具体体现
所以说能量守恒定律是自然界最普遍、最和谐、最可靠的自然规律。
1.指出下列过程中能量的转化。
(1)给电炉通电,电炉丝变红了: 。
(2)飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴: 。
(3)用气筒给自行车打气时气筒变热: 。
(4)水沸腾时,水壶盖儿被顶起来 。
(1)电能转化为内能 (2)机械能转化为内能
(3)机械能转化为内能 (4)内能转化为机械能
2．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为（　　）
A．它不符合机械能守恒定律
B．它违背了能量守恒定律
C．它做功产生的热不符合热功当量
D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料
B
3. 下列对能量守恒定律的认识不正确的是( )
A. 某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B. 某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C. 不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D. 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
D
4.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同物理过程是（　　）
A．物体的动能转化为其他形式的能
B．物体的势能转化为其他形式的能
C．物体的机械能转化为其他形式的能
D．其他形式的能转化为物体的机械能
C
焦耳的研究
迈尔的发现
能量守恒定律
姆霍兹的贡献
能量转化过程中总伴有内能的产生
能量守恒定律在各领域的体现
能量守恒定律的发现
能量守恒定律及其应用

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