10.2热力学第一定律能量守恒定律导学
热力学第一定律和第二定律
热力学第一定律和第二定律随着科学技术的不断进步，人们开始逐渐认识到自然界的一些规律，其中热力学定律就是其中之一。
热力学定律是描述物体热力学性质以及能量转化的规律。
热力学定律分为第一定律和第二定律。
本文将分别对这两个定律进行详细的说明。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也叫做能量守恒定律。
它指出能量在自然界中不存在创生和消失，只是在不同形式之间相互转化。
即，能量的总量是不变的。
这一定律在热力学中的具体应用就是热量的转化。
通过这一定律，我们可以很好地理解物体的温度变化和热量传递。
热力学第一定律的表达式为：ΔU = Q - W。
其中，ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统从外界吸收的热量，W 表示系统对外界做功。
这个公式告诉我们，一个系统的内能变化等于从外界吸收的热量减去系统对外做的功。
这就是热力学第一定律。
热力学第一定律的应用非常广泛。
比如说，我们可以通过这个定律来分析热机的效率。
热机是指能够将热能转化为机械能的设备，如蒸汽机、内燃机、汽车发动机等。
热机的效率表示为η =W/Qh，其中 W 表示机器输出的功，Qh 表示机器吸收的热能。
热力学第一定律告诉我们，热量和功是能量的两种形式，它们之间的转换只是数量上的变化，而能量本身并没有发生改变。
因此，热机能够将热能转化为机械能的效率受到热力学第一定律的限制，也就是说，热机的效率永远不可能达到 100%。
这个定律的应用不仅局限于工业和生产方面，在其他领域，如生物学、环境保护等方面，也有不同的应用。
二、热力学第二定律热力学第二定律，也叫做热力学中的熵增定律。
它指出，在任何热力学过程中，系统的总熵永远不会减少，而只会不断增加或保持不变。
熵是一个物理量，用来描述系统的无序程度，通俗地讲，就是一个系统的混乱程度。
熵增加意味着系统的混乱程度增加，熵减少意味着系统的有序程度增加。
热力学第二定律的表达式为：ΔS≥Q/T。
其中，ΔS 表示系统的总熵变化，Q 表示从高温热源吸收的热量，T 表示系统的绝对温度。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律和能量守恒定律是描述能量转化和能量守恒的两个基本定律。
它们在热力学和物理学中有着重要的地位。
本文将探讨热力学第一定律和能量守恒之间的关系，以及它们在实际应用中的意义和重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在物理系统中不能被创造或者灭亡，只能由一种形式转化为另一种形式。
简单来说，能量的总量在任何封闭系统中都是恒定的。
热力学第一定律的数学表达式为ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
根据这个定律，当系统吸收热量时，它的内能增加；当系统对外做功时，它的内能减少。
二、能量守恒定律能量守恒定律是自然界的基本定律之一，它表明在任何封闭系统中，能量的总量保持不变。
无论能量以何种形式存在，都不会从系统中消失或出现。
能量守恒定律可以用以下数学表达式描述：ΔE = E2 - E1 = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的变化，E1和E2分别表示系统的初态和末态能量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
根据这个定律，系统吸收的热量和对外做的功之和等于系统内能量的变化量。
三、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律和能量守恒定律本质上是相互关联的，两者可以互相推导和补充。
热力学第一定律强调了能量转化和能量守恒的过程，而能量守恒定律则是对热力学第一定律的数学描述。
通过热力学第一定律，我们可以更好地理解能量的转化过程，并利用能量守恒定律来计算系统中能量的变化。
在实际应用中，热力学第一定律和能量守恒定律的结合帮助我们解决能量转化和能量守恒的问题，为工程设计和科学研究提供了基础和依据。
四、热力学第一定律和能量守恒在实际中的应用热力学第一定律和能量守恒定律在能源利用和工程设计中有着广泛的应用。
例如，在热力学系统中，我们可以通过热力学第一定律来计算系统吸收的热量和对外做的功，进而计算系统内能量的变化量。
人教版高二物理 热力学定律 导学案(含答案,精排版) 10.3 热力学第一定律 能量守恒定律
§10.3 热力学第一定律能量守恒定律【目标及达标标准】1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其表达式，会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题2．理解和掌握能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律,会用能量转化和守恒的观点分析物理现象3．知道第一类永动机是不可能实现的【重点、难点】热力学第一定律ΔU = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定【教学方法】合作探究【教学用具】多媒体【物理背景、物理模型】饱和汽、湿度【导读导思】达标标准：思考并完成下列问题和任务，并能独立向别人表述出来（书面或口述）自主学习、课前诊断先通读教材，画出本节课中的基本概念及物理规律，回答导学案预习中涉及的问题，独立完成，限时25分钟。
一、热力学第一定律：阅读课本第54页“热力学第一定律”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论1】一定质量的气体，被活塞密封在气缸内．问题1：如果它跟外界不发生热交换，那么外界对它做功与气体对外做功，会引起气体内能怎样的变化？问题2：如果外界与气体之间没有做功，那么气体吸热与放热会引起气体内能怎样的变化？问题3：如果气体跟外界同时发生做功和热传递的过程，W、Q、△U的正负号如何确定？问题4：W、Q、△U三者都有正负，它们的关系怎样？【思考与讨论2】一定质量的气体，如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J．问题5：外界对气体做功，还是气体对外界做功？问题6：气体内能的变化量是多少？问题7：内能增加了还是减少了？【案例探究1】一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J．问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况又怎样？二、能量守恒定律：阅读课本第54-55页“能量守恒定律”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论3】能量守恒定律不是由某一个人通过某一项研究而得到的，从18世纪末到19世纪40年代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒的思想．问题8：历史上有哪些科学家曾经在这一方面做过探索？问题9：这些科学家都在哪些方面做出了贡献？问题10：能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体.能量在转化或转移的过程中遵循什么规律？问题11：做功和热传递都可以改变物体的内能，那么这两种方式在改变物体内能的本质上有什么区别吗？问题12：能量守恒定律有什么重要意义？能量守恒定律使人们找到了研究自然现象的公共量度—能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性．三、永动机不可能制成：阅读课本第55-56页“永动机不可能制成”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论4】据说，13世纪有一个法国人叫奥恩库尔的，他在一个轮子的边缘上等间隔地安装了12根可活动的锤杆,如图所示．他设想一旦轮子被启动,由于轮子右边的各个重锤距轮轴更远些,就会驱动轮子按箭头方向永不停息地转动下去．问题12：不用能量的概念，你能不能说明它不会“永动”？问题13：什么是第一类永动机？问题14：为什么第一类永动机不可能制成？【案例探究3】有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？【巩固练习】1.达标标准：（1）每道题都能独立做出来，并总结涉及的知识点；（2）尝试总结出常见题型及其做法。
§10.3热力学第一定律 能量守恒定律
用磁石的吸力可以实现永动机.他的设计如图所示.
A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿
斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，
经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就
可以沿螺旋途径连续运动下去.大概他那时还
没有建立库仑定律，不知道磁力大小是与距
离的平方成反比变化的，只要认真想一想， 其荒谬处就一目了然了.
滚球永动机 17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯 人，他做了一台可以转动的“永动机”，如图所示.
转轮直径达4.3米，有40个各重23千克的钢 球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转到 高处时，钢球会自动地滚向中心.据说，他曾向 英国国王查理一世表演过这一装置.国王看了很 是高兴，就特赦了他.其实这台机器是靠惯性来 维持短时运动的.
4.解题的一般步骤
(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负． (2)根据方程ΔU＝W＋Q 求出未知量． (3)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．
二、能量守恒定律 实验录像：能的转化和守恒定律
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． 2、能量守恒定律的历史意义
物理量 符号
意义
符号
意义
W ＋ 外界对物体做功 － 物体对外界做功
Q
＋ 物体吸收热量 － 物体放出热量
ΔU ＋
内能增加
－
内能减少
1.一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J,内能增加4.3×105J. 在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了 多少功？
﹀ Q=+2.7×105J ΔU=+4.3×105J ΔU＝W + Q
能量守恒定律 热力学第一定律
能量守恒定律热力学第一定律
能量守恒定律是热力学中的基本定律之一，也称为热力学第一定律。
它表明，在任何系统中，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能在不同形式之间转化。
换句话说，系统中的能量总量保持不变，即能量守恒。
这个定律适用于所有物理系统，包括热力学系统。
在热力学系统中，能量可以以多种形式存在，如热能、动能、势能、化学能等。
热力学第一定律表明，系统中的能量总量等于输入和输出的能量之和，即能量守恒。
因此，热力学第一定律可以用来描述热能的转移和转化。
例如，在一个封闭的容器中，当热源向其中输入热量时，其内部的能量总量增加，而当它向外界释放热量时，其内部的能量总量减少。
这个过程中，能量的总量始终保持不变。
总之，能量守恒定律是热力学中最基本的定律之一，它揭示了能量在物理系统中的本质和特性，具有重要的理论和实际意义。
- 1 -。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律和能量守恒是研究能量转换与守恒的基本原理和定律。
在能量的转化和传递过程中，热力学第一定律和能量守恒定律起到了至关重要的作用。
本文将介绍这两个定律的概念、基本原理以及在实际应用中的重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学的基本定律之一。
它可以用来描述热量和力学能量之间的转换关系。
简单来说，热力学第一定律可以表达为：在一个系统中，能量的增加等于热量和做功两部分之和。
即ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
热力学第一定律反映了能量在一个封闭系统中的守恒原理。
根据该定律，能量既不会消失，也不会从无中产生，只能在不同形式之间相互转换。
例如，当我们使用电器加热水时，电能被转化为热能，使水温升高。
这是能量形式的转换，但总能量保持不变。
二、能量守恒能量守恒，是自然界的一条基本定律，也是物理学中最基本的规律之一。
能量守恒原理指出：在一个孤立系统内，能量总量保持不变。
能量不会因为转移、转换或者消失，只能在不同的形式之间进行转化。
能量的形式有很多，例如机械能、热能、电能等等。
无论是当一个物体从一处高处下落，将其势能转化为动能，还是当物体进行摩擦运动时，将机械能转化为热能，或者是当我们点燃一根蜡烛，将化学能转化为热能和光能，能量的总量是不变的。
能量守恒原理在我们的日常生活中无处不在。
当我们吃东西时，食物的能量被转化为人体的生物能，使我们保持活力。
当我们使用电器时，电能被转化为光能、热能等其他形式的能量。
了解能量守恒原理对于我们合理利用能源、保护环境具有重要意义。
三、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律实质上是能量守恒原理在热力学中的具体应用。
热力学第一定律表明了能量在热力学系统中的转化与守恒关系，为能量守恒原理提供了具体的表达形式。
根据热力学第一定律，系统内能量的变化等于热量和做功的总和。
高中物理 10.3热力学第一定律 能量守恒定律详解
高中物理| 10.3热力学第一定律能量守恒定律详解热力学第一定律能量守恒定律热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。
热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。
热力学第一定律首先涉及到内能功热量的基本概念内能功热量内能广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为，由状态参量T决定，内能E=E（T），是状态参量T的单值函数。
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。
实验证明人，真实气体的内能，是状态参量T 和V （或ρ）的函数，即E=E（T，V）或E=E（T，P）。
总之，某给定气体系统的内能。
只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。
功气体系统体积变化过程所做的功（体积功）元功气体膨胀dV＞0 系统对外做正功dA＞0气体被压缩 dV＜0 系统对外做负功dA＜0体积从 Va变到Vb系统所做的功沿a c d过程的功不等于沿a d b过程的功系统通过体积变化实现作功。
热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。
热量热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。
若改用摩尔热容C，即1mol的物质温度升高1K时所吸收的热量则系统由温度T1 变到温度T2的过程中所吸收的热量系统吸收的热量为正Q＞0。
若计算结果Q＜0则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故热量也是过程量内能功热量的国际标准单位都是焦耳（J ）热力学第一定律在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量E2-E1与系统对外作功 A 之和。
Q=E2-E1+A热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。
《热力学第一定律 能量守恒定律 》 新人教版选修
• 解析： A选项是指不同形式的能量间的转化， 转化过程中能量是守恒的．B选项是指能量在 不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒 的．这正好是能量守恒定律的两个方面 —— 转 化与转移．任何永动机都是不可能制成的，它 违背了能量守恒守律．所以A、B、C正确．D 选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力 作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失， 能量守恒定律表明能量既不会创生，也不会消 失，故D是错的． • 答案： D
• 二、能量守恒定律的理解 • 1．能量的存在形式及相互转化 • 各种运动形式都有对应的能：机械运动对应机械能， 分子的热运动对应内能，还有诸如电磁能、化学能、 原子能等． • 各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如： 利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化 学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械 能转化为内能． • 2．与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的， 例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而 能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵 守的基本规律．
• 4．第一类永动机失败的原因分析 • 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＜U1，则W ＜0 ，系统对外做功是要以内能减少为代价的， 若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到 初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不 可能的．
•
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• • •
下列对能量的转化和守恒定律的认识 不正确的是( ) A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式 能量的增加 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
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10.2 热力学第一定律 能量守恒定律 预习导学案
班级： 姓名： 学号：
学习目标：1、理解热力学第一定律
2、能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题
3、理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵循的基本定律
4、通过能量守恒定律的学习，认识自然界规律的多样性遵从的基本定律
5、知道第一类永动机是不可能实现的
重难点：能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题
基础知识自学
一、热力学第一定律
1、改变内能的方法：
2、热力学第一定律的内容： 。
思考与讨论：
3、用公式表示： 。
①若系统吸热Q 取 （正值或负值），放热Q 取 （正值或负值）
②若系统向外界做功，W 取取 （正值或负值），外界向系统做功，W 取 （正值或负值）
③U ∆大于零，表明系统的内能 （增加或减少）；U ∆小于零，表明系统的内能 （增加或减少）
二、能量守恒定律
内容：
三、永动机不可能制成
1、第一类永动机：
2、第一类永动机制不成的原因：它违背了。
【基础知识自测】
1、对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是： ( )
A、恒温下绝热膨胀
B、恒压下绝热膨胀
C、吸热而温度不变
D、吸热，同时体积又缩小
2、理想气体膨胀向外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量，它的内能变化是（）
A、减小20J
B、增大20J
C、减小220J
D、增大220J
3、下列说法正确的是（）
A、物体吸收热量，内能一定增大
B、物体对外做功，内能一定减少
C、物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D、物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
4、对一定量的气体，下列说法正确的是（）
A、在体积缓慢的不断增大的过程中，气体一定对外界做功
B、在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功
C、在气体体积不断被压缩的过程中，内能一定增加
D、在与外界没有发生热交换的过程中，内能一定不变
5、若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6 J的功，同时吸收了0.9 J的热量，则该气体内能变化了________J；若气球在迅速膨胀过程中，则气球内气体的温度________(填“升高”、“降低”或“不变”)．
6、一定量的气体从外界吸收热量2．66×105 J，内能增加4．25×105 J，是气体对外界做功还是外界对气体做功? 做了多少功?。