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永动机不可能制成
历史上有不少人希望设计一种机器，这种 机器不消耗任何能量，却可以源源不断地 对外做功，这种机器被称为永动机，又叫 第一类永动机。

第一类永动机的一种设计方案见课本P57.
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例.水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后， 速度越来越慢，最后停止。这一现象符合能 的转化和守恒定律吗？如果符合，汽车失去 的动能变成了什么？
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热力学第一定律
△U=W+Q
定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 W + 意义 符号 － 意义
Q
ΔU
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+
+
外界对系 统做功 系统吸收 热量 系统内能 增加
系统对外界做 功 系统放出热量
系统内能减少
－
－
例题
1.某物体在对外做功为75J的同时，从外界吸收 的热量为50J，则在此过程中物体的内能 (填 增加或减少) J。
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3．对于一定质量的气体，可能发生的过 程是（ ） A．等压压缩，温度降低 B．等温吸热，体积不变 C．放出热量，内能增加 D．绝热压缩，内能不变
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专题：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 一定质量某种理想气体的内能只由温度决定 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的 表现，应用U=W+Q时注意符号法则 判断气体做功方法与做功计算——看V变化， W=PV 四个理想热学过程的比较
分析：汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功，
当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车 即停止运动。在这一过程中，汽车克服阻力做的功 要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能 量还是守恒的，是机械能转变成内能了。
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4.('04广东)如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活 塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略 不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部．另一 端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性 势能为EP（弹簧处于自然长度时的弹性势能为零），现绳突 然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞 静止，气体达到平衡态，经过此过程（ ） A．EP全部转换为气体的内能 B．EP一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的 弹性势能 C．EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D．EP一部分转换成活塞的重力势能，一部分 转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
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能量守恒定律发现的意义
1.在20世纪30年代初，W.泡利和E.费米根据能量 守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到证实
2.他把原来人们认为互不相关的各种现象——力 学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物 的、地学的——联系在一起，把表面上完全不同的 各类运动统一在一个自然规律中。这样，他就是不 同领域的科学工作者有了一系列的共同语言。现在， 能量守恒定律仍是我们研究自然科学的强有力的武 器。 3.能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大 事件。恩格斯把它与细胞学说、生物进化论一起列 为19世纪的三大发现。
分析：根据热力学第一定律U＝W＋Q，知 U＝－75J＋50J＝－25J 式中负号说明内能减少了。 答案：减少 ; 25。
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2．（'05年全国理综II）一定质量的气体经历一缓慢 的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则 在此过程中（ ） A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
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四个理想热学过程
物理量 热学过程
压强P 体积V 温度T 内能U 热量Q 功W
增大 增大 减小 不变 升高 不变 增加 放热 吸热 + 0
等温过程
等容过程
不变
等压过程 不变 绝热过程
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减小 减小
增大
降低 升高
减少 增加
放热 0
+ +
3．（‘03年全国理综）如图所示，固定容器及可动 活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B 的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B 移动一段距离，已知气体的温度随乙做功；甲的内能不变 B．外力对乙做功；乙的内能不变 C．乙传递热量给甲；乙的内能增加 D．乙的内能增加；甲的内能不变
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阅读PP55——56归纳能量守恒定 律建立过程
1836年俄国 化学家盖斯 1841—1842 年德国医生 J.R.迈尔 德国科学家 H.亥姆霍兹
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二.能量守恒定律
1.定律内容：
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只 能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物 体转移到别一个物体，在转化和转移的过程中 其总量保持不变。
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问题
1.能量守恒定律的内容是什么？
2.各种机器的作用是什么？
3.风力发电是什么能转化成什么能？ 4.化学上电解食盐的进程，是什么能转化 成什么能的过程？ 5.为什么说能量定律是伟大的运动基本规律？ 6.第一类永动机为什么不能成功？
7.举出一些生活中能量守恒的实例。
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小结
自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动都对 应着一种能。能不能凭空产生，也不能凭空消失， 自然界各种形式的能存在着相互转化过程，转化过 程中总量是守恒的。能的转化和守恒定律是自然界 最基本的物理定律。 要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。 应该知道，根据能的转化和守恒定律，永动机是不 可能制造成功的。 通过例题计算，学会运用能的转化和守恒定律解决 物理问题的方法。
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教科书P53问题与练习参考答案
1.略 2.在水平公路上行驶汽车，发动机熄火之后，速度越 来越小，最后停止。汽车克服阻力做功，经机械能转 化为内能。 3.如图10.1-2的实验中，重物的重力势能即机械能转化 为水的内能；在图10.1-3的实验中，重物的机械能转 化为电能，电能再转化为液体的内能。 4.(1)气体在真空中膨胀的过程，不受阻力，所以气体 不做功。此膨胀称为自由膨胀 (2)气体在大气中绝热膨胀的过程中，气体对外做功， 所需能量来自气体的内能，因此在此过程中，气体的 内能要减少。
§3.热力学第一定律 能量守恒定律
知识回顾
▲焦耳实验的意义
以不同的方式对系统做功时，只要始末两个状态确 为了改变系统的状态，做功和热传递这两种方法是 定，做功的数量就是确定 等效的，也就是说：一定数量的功与确定数量的热 相对应。
▲改变物体内能的途径
▲做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是 等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有 重要区别的
2.物理意义：
首先是各种形式能量间的转化，其次是转化中 的守恒。
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对能量守恒定律的理解
1.每一种物质运动形式对应一种能量。 2.当发生能量从一种形式转化为另一种形式时，是通 做功 实现的。这种转化意味着物质运动可由一 过________ 种形式转化成其他形式。 大量事实证明，任何形式的能转化为别种形式的 能时，总的能量都是守恒的。 在物质运动形式不变时，能量只从物体间发转 移，能的形式不会改变。 3.以焦耳的实验为基础的热力学第一定律，实际上就 是内能与其它能量发生转化时的能量守恒定律
{
做功是内能和其他形式的能发生转化 热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移
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▲功W、热量Q跟内能改变量U之间关系
1.一个物体，如果它跟外界不发生热交换
(1)外界对它做多少功，它的内能就增加多少U正
(2)物体对外界做多少功，它的内能就减少多少U负
W= U
2.一个物体，如果外界既没有对它做功，它也不对外做功 (1)物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少U正 (2)物体放出多少热量，它的内能就减少多少U负
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教科书P55问题与练习参考答案
1.(1)水的内能增加。(2)铁棒的内能减少。 2.解：
1 ( mv 2 ) 80% cm t 2 t 123℃
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Q= U
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热力学第一定律
一个物体，如果跟外界同时发生做功和热 传递的过程物体内能的增加为
U=W+Q
一个热力学系统的内能增量等于外界向它 传递的热量与外界对它所做功的和 上式在物理学中叫做热力学第一定律。
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思考与讨论
1.一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热 量，内能增加了4.2105J。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2.6105J不变，但 是内能只增加了1.6105J，做了多少功？计算 结果是负值。怎样解释这个结果？ 3.在热力学第一定律U=W+Q中，U、W、 Q，的正值、负值各代表什么物理意义？