3.2 能量守恒定律及其应用 课件（15张PPT）

(共15张PPT)
第三章 热力学定律
粤教版 选择性必修三
第二节 能量守恒定律及其应用
改变物体内能的两种方式
在实际中，我们可以用加热（热传递）的方法使一根铁棒升温，同时也可以用摩擦生热（做功）的方法使铁棒上升相同的温度。所以，对于改变物体内能来说，两者是等价的。
但是从能量转化和转移的角度，两者有所区别。
做功是其他形式的能与内能之间的转化，
热传递是不同物体或同一物体不同部分之间内能的转移。
知识回顾
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
机械能
内能
工作中的内燃机
内能
机械能
内能
电能
电热毯
能量在不同物体间转移
滚烫的鸡蛋放入凉水中冷却
帆船乘风航行
能量守恒定律：
大量事实证明，各种形式的能量都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。
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其他形式，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。
说明：
(1)某种形式的能减少，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)某一物体的能量减少，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。
热力学第一定律实际上就是内能与其他形式的能量发生转化时的能量守恒定律。
能量守恒定律的发现
能量守恒定律于1860年前后得到了科学界的普遍承认。
1.全部自然科学和工程技术的基础；
2.它是自然界的一条普遍规律；
3.一切违背能量守恒定律的观点，都被实践证明是错误的；
恩格斯把这一定律称为伟大的运动基本定律，并把它与细胞学说、生物进化论一起列为19世纪的三大发现。
历史上，人们曾幻想制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，这种机器被称为第一类永动机。
如图所示是一台“永动机”的构想图，其设计思想如下：在水轮上方的水箱内装入一定量的水，水流下时冲动水轮转动，水轮通过皮带带动抽水机不断地把水从下方的水池中抽到上方水箱中，这样，水不停的循环，水轮机将永久地转动下去，可能吗
不可能永久地转动下去! 更不可能有额外的能量永久地对外做功。
停止转动时，水都在下方的水池中。
水从上方流下冲击水轮使其转动，实际上只把水的一部分机械能转移给了水轮机，另一部分机械能在流入水池过程中转化为内能;
而水轮通过皮带传动带动抽水机抽水的过程中,又要不断克服摩擦等阻力做功,消耗机械能，所以最终水轮机必将停下来
这表明，物体对外做功(W<0)是必须以减少内能(ΔU<0)为代价！
由热力学第一定律可知，
ΔU=Q+W
如果物体不与外界进行热传递， Q=0，
则有
ΔU=W
第一类永动机不可能制成
历史上，人们曾幻想制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，这种机器被称为第一类永动机。
由热力学第一定律可知，
ΔU=Q+W
如果不消耗内能， ΔU=0，
则有
Q=-W
这表明，物体必须从外界吸收热量(Q>0)，才能对外做功(W<0) 。
第一类永动机不可能制成
历史上，人们曾幻想制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，这种机器被称为第一类永动机。
第一类永动机不可能制成!
物体可能对外做功的条件：
1.减少自身内能
2.从外界吸收热量
第一类永动机不可能制成
历史上，人们曾幻想制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，这种机器被称为第一类永动机。
【思考与讨论】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，维持表针走动的能量是从哪里来的 你能设法验证吗
结论：这不是永动机；
能量来源：手表戴在手腕上，通过手臂的运动，手表获得能量，供手表指针走动；
验证方法：若将此手表长时间放置不动，会观察到表针停止转动。
摇表器
形形色色的永动机
均以失败告终
无一例外
第一类永动机不可能制成
制造永动机的千万次失败使人们的头脑冷静下来，开始在更深层次寻找失败的原因。1775 年法国科学院宣布“不再审查有关永动机的一切设计”。
这使得人们走出迷梦，去研究各种能量形式相互转化的规律，促成了能量守恒定律的建立。
第一类永动机不可能制成
历史上，人们曾幻想制造一种机器，它不需要任何动力或燃料却能不断对外做功，这种机器被称为第一类永动机。
问题三：设想在一间与外界绝热的房间里，仅有一台正在工作的电冰箱，如果电冰箱的门是开着的，那么室内的温度会降低吗
答：室内温度不但不会降低，还会升高。
解析：从能量守恒定律我们知道，某种形式的能减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等。某一物体的能量减少，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。
电冰箱工作时需要消耗电能，消耗的电能最终转化为内能，释放在房间里，因为房间绝热，室内温度不但不会降低，还会升高。
利用能量守恒定律解题必须认真分析能量的转化方向，理清能量转化前后的数量关系。
【例题】试说明下列现象中能量是怎样转化的。
(1)在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，汽车速度越来越慢，最后停下来。
(2)火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一钢板后速度迅速减慢。
(3)用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。
(4)一个球掉到地上后又弹起来，球弹起的高度一次比一次低，最后静止在地面上。
机械能→内能
化学能→内能
内能→机械能
机械能→内能
化学能→内能→机械能→电能
电能→机械能
重力势能→动能→重力势能
机械能→内能