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第三章 热力学定律
第2节 能量守恒定律及其应用
下列事例中，各种能量如何转化？
1.知道人类对能量概念的认识过程，并能理解能量和能量守恒观念对世界统一性的意义。
2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。
3.知道第一类永动机是不可能实现的。
工作中的内燃机
内能
机械能
太阳能发电站
光能
电能
不同形式的能量可以相互转化
光能
机械能
内能
电能
化学能
一、能量守恒定律
1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。
【说明】
①热力学第一定律体现了能量的转化、转移、守恒；
②热力学第一定律是能量守恒定律的一种具体体现。
2.含义：能量守恒定律中的“转化”和“转移”
(1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
3.意义：
(1)本定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄严宣告了第一类永动机的幻想彻底破灭；
(2)本定律是认识自然、改造自然的有力武器，将广泛的自然科学技术领域联系起来，使不同领域的科学工作者有一系列的共同语言。
盖斯
迈尔
焦耳
亥姆霍兹
化学反应放出的热量与反应步骤无关
功热等价
提出能量守恒的思想
概括和总结能量守恒定律
4.能量守恒观念的形成
5. 对能量守恒定律的理解
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
（1）具体体现
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
二、第一类永动机不可能制成
任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。
1.第一类永动机：不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器
（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）
6.能量守恒定律说明：
(1)自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。
机械运动———机械能
热运动———内能
化学运动——化学能
电荷运动——电能
生物运动——生物能
原子核内部的运动——原子能
(2)不同形式的能量之间可以相互转化。
(3)能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
二、第一类永动机不可能制成
1.永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。
（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）
2.历史上的永动机：
螺旋永动机
达·芬奇
滚球永动机
软臂永动机
19世纪设计
马尔基斯
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"。图3.3-2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
任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能。
化学能→内能→机械能
电能→机械能
永动机的思想违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的。
3. 第一类永动机不可能制成的原因
违背了能量守恒定律。
（1）如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2（2）层出不穷的永动机设计方案，由于违背了能量守恒定律，无一例外地宣布失败，人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的。
1.下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是（　　）
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能
B．电灯发光是电能转化为光能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
B
2. 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是( )
A. 机械能守恒
B. 能量正在消失
C. 只有动能和重力势能的相互转化
D. 减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
D
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. 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是( )
A. 机械能守恒
B. 能量正在消失
C. 只有动能和重力势能的相互转化
D. 减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
D
能量守恒定律
永动机不可能制成：违背了能量守恒定律
能量守恒定律
内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
表达式：E初=E末

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