熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律

3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律給你一段鐵絲，想讓它的溫度升高，你有哪些方法？【問題1】：如果單純的對系統(tǒng)做功，那么內(nèi)能的增量與功之間有怎樣的關(guān)系？【問題2】：如果單純的對系統(tǒng)傳熱，那么內(nèi)能的增量與熱之間有怎樣的關(guān)系？熱力學(xué)第一定律【問題3】：如果即對系統(tǒng)做功同時又對系統(tǒng)傳熱，那么內(nèi)能的增量與熱量和功之間又應(yīng)該有怎樣的關(guān)系？ΔU＝W+Q熱力學(xué)第一定律

一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和，這個關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律。ΔU物體內(nèi)能的增加量

W外界對物體做的功

Q物體吸收的熱量

ΔU＝W+Q【思考與討論】：一定量的氣體，膨脹過程中是外界對氣體做功還是氣體對外界做功？如果膨脹時做的功是135J，同時向外放熱85J，氣體的內(nèi)能變化量是多少？內(nèi)能是增加了還是減少了？請你通過這個例子總結(jié)ΔU、Q、W幾個量取正、負值的意義。W=-135JQ=-85J﹀ΔU＝W+Q得：

U=-220J﹤分析：熱力學(xué)第一定律物理量符號意義符號意義W+－Q+－ΔU+－外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能增加內(nèi)能減少熱力學(xué)第一定律【思考與討論】：自然界中存在多種運動形式，每種運動形式都對應(yīng)一種能量，請同學(xué)們討論下列運動各對應(yīng)的是什么能量？能量守恒定律1、沿水平路面滑行的物體；2、被舉起的杠鈴；3、光滑水平面上振動的彈簧振子；4、帶電小球在勻強電場中做類平拋運動?！締栴}4】：這些不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？能否舉出日常生活中能量相互轉(zhuǎn)化的例子？能量守恒定律能量守恒定律【結(jié)論】：大量的事實表明：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變。能量守恒定律【問題5】：能量守恒定律守恒定律是某一位科學(xué)家研究的成果嗎？【問題6】：他的發(fā)現(xiàn)被認為是能量守恒定律的先驅(qū)的人和被公認為的第一個提出能量守恒思想的人分別是誰？【問題7】：哪兩位科學(xué)家利用能量守恒定律預(yù)言了中微子的存在并在后來得到了證實？能量守恒定律1)是一個普遍適用的定律比機械能守恒定律應(yīng)用更廣2)將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)...4)指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研泡利和費米利用能量守恒預(yù)言了中微子的存在3)19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一~；細胞學(xué)說；生物進化論(恩格斯)宣告了第一類永動機造不成能量守恒定律不需要動力或燃料，卻能源源不斷對外做功的機器1.第一類永動機第一類永動機第一類永動機制造永動機的千萬次努力都以失敗而告終。不需要動力或燃料，卻能源源不斷對外做功的機器1.第一類永動機2.第一類永動機不可能制成違背了能量守恒定律。第一類永動機“永動機”的歷史和現(xiàn)實

大約在300年前，有位德國博士奧爾菲留斯發(fā)明了一個“永動機”——自動輪。1717年，波蘭國王把這位博士請到了波蘭，并派了一位名叫格森·卡賽爾斯基的州長鑒定其真?zhèn)?。這位州長為奧爾菲留斯創(chuàng)造了條件，把安裝機器的房子與四周隔離。1717年11月12日，自動輪安裝完畢，開始轉(zhuǎn)動。州長親自鎖上了門，貼上了封條，派了兩名衛(wèi)兵晝夜看守這座房子。兩周以后州長親自啟封開鎖，看到輪子還在轉(zhuǎn)動，于是再次上鎖加封，又過了40天。1718年1月4日再次開封，輪子還在轉(zhuǎn)。這位認真的州長還不放心，又觀察了兩個月，看到了輪子確實“永動”。于是州長就給奧爾菲留斯頒發(fā)了鑒定證書，從此以后奧爾菲留斯名聲大噪，他周游歐洲列國展出他的自動輪，賣票賺了許多錢，并得到各國大人物的褒獎和輿論界的贊揚。

消息傳到俄國，彼得大帝對該發(fā)明極感興趣，派了一位專使蘇馬赫找奧爾菲留斯談判，想連人帶機器買到俄國去。奧爾菲留斯開價是10萬盧布！蘇馬赫向彼得大帝匯報了兩個情況：一是他看到輪子真的不停地轉(zhuǎn)，二是介紹了法國和英國學(xué)者的看法，他們無論如何也不相信“永動機”是真的，因為它從根本上是違背科學(xué)原理的。因此，彼得大帝遲遲未下決心用10萬盧布巨款去買這個自動輪，他想在1725年親自去歐洲看看，但后來由于他去世了，終歸沒有看到這個“永動機”?！坝绖訖C”的歷史和現(xiàn)實

科學(xué)界一直認為這絕對是一個大騙局。他們并不買那位波蘭州長的帳。憑什么他用眼睛看看就認為是事實，就發(fā)什么鑒定證書，真是豈有此理?？茖W(xué)家們公開指責(zé)這是個大騙局，并且懸賞1000馬克給揭穿騙局的人。最后騙局被博士先生的女仆揭穿了。原來這間安放自動輪的房子里修了一個夾壁墻，只要有人在夾壁墻內(nèi)牽動繩子，輪子就會轉(zhuǎn)。輪子不是“永動”的，而是“人動”的。牽繩的人就是博士的弟弟和女仆。我們不知道那位女仆有沒有得到1000馬克的賞金，但確實有人出了一本小冊子，揭露了這個騙局，還公布了一張圖，人們一看就會明白無誤?！坝绖訖C”的歷史和現(xiàn)實

著名科學(xué)家達·芬奇早在15世紀(jì)就提出過永動機不可能的思想，他曾設(shè)計過一種轉(zhuǎn)輪，如圖所示.

在轉(zhuǎn)輪邊沿安裝一系列的容器，容器中充了一些水銀，他想水銀在容器中移動有可能使轉(zhuǎn)輪永遠地轉(zhuǎn)動，但是經(jīng)過仔細研究之后，得出了否定的結(jié)論.他從許多類似的設(shè)計方案中認識到永動機的嘗試是注定要失敗的.他寫道：“永恒運動的幻想家們！你們的探索何等徒勞無功！還是去做淘金者吧！”達·芬奇設(shè)想的永動機

“永動機”的歷史和現(xiàn)實

滾球永動機17世紀(jì)，英國有一個被關(guān)在倫敦塔下叫馬爾基斯的犯人，他做了一臺可以轉(zhuǎn)動的“永動機”，如圖所示.

轉(zhuǎn)輪直徑達4.3米，有40個各重23千克的鋼球沿轉(zhuǎn)輪輻翼外側(cè)運動，使力矩加大，待轉(zhuǎn)到高處時，鋼球會自動地滾向中心.據(jù)說，他曾向英國國王查理一世表演過這一裝置.國王看了很是高興，就特赦了他.其實這臺機器是靠慣性來維持短時運動的.

滾球永動機

“永動機”的歷史和現(xiàn)實軟臂永動機19世紀(jì)有人設(shè)計了一種特殊機構(gòu)，如圖所示.

它的臂可以彎曲.臂上有槽，小球沿凹槽滾向伸長的臂端，使力矩增大.轉(zhuǎn)到另一側(cè)，軟臂開始彎曲，向軸心靠攏.設(shè)計者認為這樣可以使機器獲得轉(zhuǎn)矩.然而，他沒有想到力臂雖然縮短了，阻力卻增大了，轉(zhuǎn)輪只能停止在原地.軟臂永動機

“永動機”的歷史和現(xiàn)實

阿基米德螺旋永動機1681年，英國有一位著名的醫(yī)生弗拉德提出一個建議，利用阿基米得螺旋.

把水池的水提到高處，再讓升高的水推動水輪機，水輪機除了帶動水磨做功以外，還可使阿基米德螺旋轉(zhuǎn)不斷提水，如此周而復(fù)始，不就可以無需擔(dān)心天旱水枯了嗎？一時間，響應(yīng)他的人大有人在，形形色色的自動水輪機陸續(xù)提出，竟出現(xiàn)了熱潮.

1.水溝2.阿基米德螺旋3.水輪4.水磨阿基米德螺旋永動機“永動機”的歷史和現(xiàn)實有一種所謂“全自動”機械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去．這是不是一種永動機？如果不是，你知道維持表針走動的能量是從哪兒來的嗎？學(xué)以致用【思考與討論】：圖中左邊為風(fēng)力發(fā)電機，發(fā)出的電供給右邊的電風(fēng)扇，電風(fēng)扇把風(fēng)吹到發(fā)電機上發(fā)電，循環(huán)往復(fù)，不需要消耗其他能量風(fēng)扇就可以一直工作下去。在能源短缺的現(xiàn)在，這是多么美好的愿望?。⊥瑢W(xué)們，這種愿望能實現(xiàn)嗎？學(xué)以致用謝謝！歡迎指正：zxh819@鞏固練習(xí)1、關(guān)于物理內(nèi)能的變