热力学定律和能量守恒
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。
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热力学是研究能量转换与传递规律的学科。
热力学第一定律是热力学基本定律之一，也被称为能量守恒定律。
它指出，在一个系统中，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能转化形式或者传递，总能量保持不变。
在这篇文章中，我们将深入探讨热力学第一定律及其应用。
1. 定律解读热力学第一定律是基于能量守恒原理得出的。
它表明，一个系统内能量的增加等于系统所得的热量减去所做的功。
即ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的变化，Q表示系统所得的热量，W表示系统所做的功。
根据这个定律，我们可以推导出一系列与能量转化相关的关系式。
2. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程学、物理学以及其他领域中有广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用示例。
2.1 热机效率热机效率是指热机从热源吸收热量后产生的功的比例。
根据热力学第一定律，热机的净功输出等于从热源吸收的热量减去向冷源放出的热量。
因此，热机效率可以表示为η = W/Qh，其中η表示热机效率，W表示净功输出，Qh表示热机从热源吸收的热量。
热力学第一定律为热机的效率提供了理论基础，也为热机的设计和优化提供了依据。
2.2 热传导方程热传导是指热量在物体或介质中通过分子碰撞传递的过程。
根据热力学第一定律，热量传递的速率与温度梯度成正比。
热传导方程描述了热传导过程中的温度变化情况，它可以表示为dQ/dt = -kA(dt/dx)，其中dQ/dt表示单位时间内通过物体截面传递的热量，k表示热导率，A表示截面积，dt/dx表示温度梯度。
热传导方程在热流计算、材料热传导性能研究等领域有广泛的应用。
2.3 平衡态热力学平衡态热力学研究的是恒定温度和压力下的物质性质及其相互关系。
根据热力学第一定律，热平衡状态下，系统所得的热量等于系统所做的功。
通过研究热力学第一定律，我们可以推导出各种平衡态热力学关系，如焓的变化、热容、热膨胀等。
3. 热力学第一定律的实验验证热力学第一定律得到广泛的实验证实。
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是研究能量转化和能量传递的一门学科，而热力学第一定律和能量守恒是热力学的基本原理。
本文将对热力学第一定律与能量守恒进行探讨，并介绍它们在物理学和工程领域的重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表明在一个封闭系统中，能量的增加等于系统所吸收的热量与系统所做的功之和。
简单来说，热力学第一定律可以表达为以下的公式：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
这个公式说明了能量并不会凭空消失，而是会转化为其他形式。
无论是吸收热量还是做功，都会对系统的内能产生影响。
二、能量守恒能量守恒是自然界中最基本的原理之一，它表明能量在任何情况下都是不会减少或增加的，只会从一种形式转变为另一种形式。
热力学第一定律即是能量守恒的具体应用。
在自然界中，能量存在于各种形式，包括热能、动能、化学能等等。
而能量的转化也是普遍存在的，比如从化学能转化为热能的火焰，从动能转化为电能的发电机等等。
能量守恒的基本原理保证了能量的总量永远不会改变。
三、物理学中的应用热力学第一定律与能量守恒在物理学中有着广泛的应用。
在热力学领域，我们可以通过研究热能的转化和传递来分析物体的热行为。
通过热力学第一定律，我们可以计算系统的内能变化，并了解热能与功的平衡关系。
此外，热力学第一定律也为热机的设计和分析提供了理论基础。
热机是利用热能转化为其他形式能量的设备，包括汽车发动机、蒸汽机等。
利用热力学第一定律，我们可以计算热机的效率，并进一步优化热机的设计。
四、工程领域的应用在工程领域，热力学第一定律与能量守恒同样具有重要作用。
例如，在能源领域，通过研究能量转化和传递的过程，我们可以找到能源利用的最佳方式，提高能源转化的效率。
此外，热力学第一定律也被应用于工厂和热电站的运行与管理。
通过分析系统所吸收的热量和做的功，我们可以了解系统的能量损失情况，并进行有效的能量管理和节约。
热力学中的能量守恒与热力学定律
热力学中的能量守恒与热力学定律一、能量守恒定律1.定义：能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。
（1）能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。
（2）在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。
（3）能量的转化和转移具有方向性，如热能自发地从高温物体传到低温物体，而不会自发地从低温物体传到高温物体。
二、热力学定律1.热力学第一定律（1）定义：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体体现，指出在任何热力学过程中，一个系统的内能变化等于外界对系统做的功和系统吸收的热量的和。
（2）公式：ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。
2.热力学第二定律（1）定义：热力学第二定律是关于热力学过程方向性的一条定律，指出在自然过程中，一个系统的总熵（无序度）不会自发地减少，即自然过程总是朝着熵增加的方向进行。
（2）内容：① 熵增原理：在自然过程中，孤立系统的熵总是增加，或至少保持不变。
② 熵减原理：在一个热力学过程中，熵的减少必须通过外界输入能量来实现，并且熵的减少量不能大于外界输入的能量。
③ 可逆过程与不可逆过程：可逆过程是指系统在经历一系列变化后，可以完全恢复到初始状态的过程，其熵变为零；而不可逆过程则是指系统在经历一系列变化后，不能完全恢复到初始状态的过程，其熵变大于零。
3.热力学第三定律（1）定义：热力学第三定律是关于绝对零度的定律，指出在接近绝对零度时，熵趋向于一个常数，这个常数称为零熵。
（2）内容：① 绝对零度不可达到：根据热力学第三定律，绝对零度是一个理论上的极限，实际上无法达到。
② 熵的度量：熵是一个衡量系统无序度的物理量，热力学第三定律表明，在接近绝对零度时，系统的无序度趋于最小，即熵趋于零。
热力学定律能量守恒定律
表述一(按照热传导的方向性来表述)：热量不可能自发地从__低温__ 物体传到__高温__ 物体． 表述二(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述)：不可能从单一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影响．它也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的．
1.热力学第二定律的两种表述
02
B
【解析】根据热力学第三定律绝对零度不可能达到，A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减小、温度降低，D错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×105 J．试问：此压缩过程中，气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J.
4．下列说法正确的是( ) A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
D
【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，他反映的是液体分子无规则的运动，所以A错误；没有摩擦的理想热机不经过做功是不可能把吸收的能量全部转化为机械能的，B错误；摩尔质量必须和分子的质量结合才能求出阿伏加德罗常数，C错；温度是分子平均动能的标志，只要温度相同分子的平均动能就相同，物体的内能是势能和动能的总和，所以D正确．
01
内容：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的功的和． 公式：ΔU＝ .
2．热力学第一定律
02
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是热力学中的基本原理之一，它与能量守恒密切相关。
本文将介绍热力学第一定律和能量守恒的概念以及它们在实际应用中的重要性。
热力学第一定律是指热力学系统内部能量的守恒原则，即能量既不能被创造，也不能被破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
根据热力学第一定律，一个封闭系统内部的能量变化等于系统对外界所做的功加上从外界传入的热量。
能量守恒原理是自然界中最基本的定律之一，它表明在任何封闭系统中，能量的总量不会改变。
这意味着能量可以从一个物体或系统传递到另一个物体或系统，但总能量始终保持恒定。
热力学第一定律和能量守恒在日常生活和工程实践中有着广泛的应用。
例如，在能源领域，我们可以利用热力学第一定律和能量守恒的原理来分析和优化能源转化过程。
通过热力学循环，我们可以将一种能量形式转化为另一种能量形式，以满足人们的需求。
这在发电厂、汽车引擎等领域中得到了广泛应用。
此外，热力学第一定律和能量守恒也在环境保护和可持续发展方面起着重要作用。
我们知道，能源资源有限，对环境的影响是不可忽视的。
通过应用热力学第一定律和能量守恒原理，我们可以寻找能源利用的最佳途径，减少能源浪费，降低对环境的污染，实现可持续发展。
在实际应用中，确定系统的边界和能量的转换方式是关键步骤。
首先，我们需要明确研究的对象是一个封闭系统，即系统与外界没有物质交换。
其次，我们需要确定能量转换的形式，包括功和热量。
功是由于物体的移动、推动或变形所做的功，热量是由于热传递而引起的能量变化。
在分析系统能量转换过程时，我们可以使用热力学中的能量方程和质量方程。
能量方程描述了能量的转换和传递过程，而质量方程描述了物质的流动和变化过程。
这些方程可以帮助我们理解和预测系统中能量与物质的变化。
总之，热力学第一定律和能量守恒是热力学中的基本原理，也是能源转化和环境保护等领域中不可或缺的概念。
通过应用这些原理，我们可以更好地理解和优化能量转化过程，实现可持续发展的目标。
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是热力学的基本定律之一，它与能量守恒原理紧密相关。
热力学第一定律用于描述能量在热力学系统中的转化和守恒。
本文将探讨热力学第一定律与能量守恒的关系，以及应用。
一、热力学第一定律的基本原理热力学第一定律指出：在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
这种转化可以是热能转化为功或者功转化为热能的过程，但总能量守恒。
换句话说，能量的转化总和等于零。
热力学第一定律可以用以下公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU代表系统内能量的变化，Q代表系统获得的热量，W代表系统对外做的功。
二、热力学第一定律与能量转化根据热力学第一定律，能量在热力学系统中可以相互转化。
热力学系统可以是一个开放系统、封闭系统或者孤立系统。
在开放系统中，能量的输入和输出通过物质流动实现，例如蒸汽机的工作过程；在封闭系统中，能量的转化只有通过热传递和做功两种方式实现，例如汽车发动机的工作过程；在孤立系统中，能量不与外界交换，只能在系统内部转化，例如宇宙。
在实际应用中，将热力学第一定律与能量守恒原理结合起来，可以解释许多自然现象和实际工程问题。
例如，热力学第一定律可以解释燃烧过程中能量转化的原理，从而帮助优化燃烧系统的效率；它也可以用来分析热机的工作原理，评估热机的性能。
三、热力学第一定律的应用举例1. 汽车发动机汽车发动机是一个典型的封闭系统，它将燃油燃烧产生的热能转化为机械能，推动汽车行驶。
根据热力学第一定律，汽车发动机工作时，热量从燃烧室传递给工作物质（一般为气体），使其膨胀，从而产生做功的能力。
同样，发动机工作时也会有一部分热量通过散热、摩擦等途径损失，这是能量转化中不可避免的损耗。
2. 太阳能光伏发电太阳能光伏发电是利用太阳能光子的能量转化为电能的过程。
太阳能光伏发电系统中，光子的能量通过光伏材料的吸收和电子之间的跃迁，产生电流。
这个过程符合热力学第一定律，能量的输入为太阳光能，输出为电能，仍然满足能量守恒的原理。
热力学第一定律与能量守恒定律
热力学第一定律与能量守恒定律热力学是一门研究能量转化和传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学体系中两个核心的理论基础。
本文将详细探讨热力学第一定律和能量守恒定律的基本概念、表达方式以及它们在实际问题中的应用。
1. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是指在一个系统中，能量的增减等于系统的输入减去输出。
换句话说，能量是守恒的，它既不能从无中产生，也不能消失。
热力学第一定律可以用以下数学公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示热量的输入，W表示功的输入。
当ΔU大于零时，说明系统的内能增加，表示系统吸收了热量或者做了功；当ΔU小于零时，说明系统的内能减少，表示系统释放了热量或者外界对系统做了功。
2. 能量守恒定律能量守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。
能量守恒定律指出，在一个孤立系统中，能量的总量保持不变。
这意味着能量既不能从无中产生，也不能无缘无故地消失。
能量只能在不同的形式之间相互转换，但总能量守恒。
能量守恒定律与热力学第一定律的关系密切。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表述。
能量守恒定律可以应用于各个层面，包括宏观和微观系统，从机械能到热能、化学能等各种形式的能量都需要遵守能量守恒定律。
3. 热力学第一定律和能量守恒定律的应用热力学第一定律和能量守恒定律在实际问题中具有广泛的应用。
下面以几个例子来说明：3.1 能源利用能源是人类社会发展所必需的，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的利用提供了重要的理论基础。
利用热力学第一定律和能量守恒定律可以对能源进行合理的分配和利用，有效地提高能源利用率，减少能源的浪费。
3.2 热机效率热力学第一定律和能量守恒定律还可以用于研究和评价热机的效率。
根据热力学第一定律，热机的输出功等于输入热量减去输出热量，即W = Q1 - Q2。
而根据能量守恒定律，输入热量等于输出热量加上对外做功，即Q1 = Q2 + W。
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。
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是热力学基本定律之一，也是能量守恒定律在热力学体系中的具体表现。
本文将围绕热力学第一定律以及能量守恒展开论述，旨在深入探讨热力学和能量守恒的关系。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是指能量在系统内的转化以及进出系统的动能的守恒。
简单来说，能量不会凭空产生或消失，只能在不同形式之间相互转化。
二、热力学第一定律的数学表达热力学第一定律可以用数学表达式来表示，常见的表达式为：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表示系统对外界做功。
根据能量守恒定律，系统内能量的变化等于吸收的热量减去对外界所做的功。
三、能量守恒的重要性能量守恒是自然界中普适的物理定律，无论是在宏观尺度还是微观尺度，能量都得以守恒。
能量守恒性质的存在，使得我们可以更好地理解和解释自然界中的各种现象和过程。
在能源利用方面，也可以通过合理设计和利用能量转化过程来实现资源的节约与可持续发展。
四、热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程领域和自然科学研究中具有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用案例：1. 热力学循环分析热力学循环是指在一系列热力学过程中热能转化的循环过程，如蒸汽发电厂中的朗肯循环。
通过热力学第一定律，可以分析和计算热力学循环中能量的转化效率，为优化能源利用提供理论依据。
2. 汽车燃料消耗在汽车工作过程中，能量主要以热能的形式转化为机械能。
热力学第一定律可以用来分析汽车热能转化的效率，从而对汽车的燃料消耗进行评估和改进。
3. 自然界中的能量转化自然界中如生物体的能量转化、地球热能的流动等都可以用热力学第一定律来解释和分析。
这些应用不仅在科学研究中起到重要作用，还可以为环境保护和能源利用提供参考依据。
五、结语热力学第一定律与能量守恒是物理学中的基本概念和定律，它们对于研究能量的转化和利用具有重要意义。
通过深入理解和应用热力学第一定律，我们能够更好地掌握和解释能量守恒的原理，为人类社会的可持续发展提供科学依据。
能量守恒和热力学第一定律
能量守恒和热力学第一定律1. 能量守恒定律1.1 定义能量守恒定律是指在一个封闭的系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，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另一个物体。
在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
1.2 历史发展能量守恒定律的思想最早可以追溯到古希腊哲学家德谟克利特，他认为万物都是由不可分割的微小粒子组成，这些粒子在运动中保持能量守恒。
然而，真正形成科学理论是在18世纪和19世纪。
拉格朗日、亥姆霍兹、焦耳等科学家通过实验和理论研究，逐渐明确了能量守恒定律的地位。
1.3 守恒形式能量守恒定律可以表述为以下几种形式：（1）动能和势能的总和保持不变；（2）机械能（动能和势能）的总和保持不变；（3）内能（物体微观粒子的动能和势能总和）保持不变；（4）热能、电能、光能等不同形式的能量之间可以相互转化，总量保持不变。
1.4 应用实例（1）水坝：水坝储存的水具有势能，当水从水坝流出时，势能转化为动能，推动水轮机发电。
发电过程中，部分机械能转化为电能，但总能量保持不变。
（2）热机：热机（如蒸汽机、内燃机）在工作过程中，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，驱动机器做功。
由于存在热量损失，实际效率不高，但总能量仍保持不变。
2. 热力学第一定律2.1 定义热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体体现。
它指出：在一个封闭系统中，能量不能被创造或者消灭，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另一个物体。
在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.2 表达式热力学第一定律可以用以下表达式表示：[ U = Q + W ]•( U ) 表示系统内能的变化；•( Q ) 表示系统吸收的热量；•( W ) 表示系统对外做的功。
2.3 内涵热力学第一定律揭示了以下几点：（1）系统内能的变化等于吸收的热量与对外做功的和；（2）系统内能的增加等于外界对系统做的功和提供的热量；（3）系统内能的减少等于系统对外做的功和释放的热量。
热力学定律与能量守恒定律
目录
• 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热力学第三定律 • 能量守恒定律 • 热力学定律与能源利用 • 热力学定律与环境保护
01 热力学第一定律
定义与表述
定义
热力学第一定律是指能量守恒定律在 热现象领域中的应用，即能量不能凭 空产生，也不能凭空消失，只能从一 种形式转化为另一种形式。
该定律可以用多种表述方式，其中最著名的表述是克劳修斯表述和开尔文表述。 克劳修斯表述指出不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；开尔 文表述指出不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 。
熵增原理
熵增原理是热力学第二定律的一个重要推论，它指出在一个 封闭系统中，如果没有外界的能量输入，系统的总熵（混乱 度或无序度）将不断增加，即系统将自发地向着更加混乱和 无序的状态发展。
采取减排措施，减少污染物排放；推 广清洁能源，减少化石燃料的使用； 加强空气质量监测和预警，提高环境 治理水平。
水污染及其治理
总结词
水污染对人类健康和生态环境造成严重影响，需要采取有效措施进行治理。
详细描述
水污染主要来源于工业废水、农业化肥和农药、城市污水等。这些污染物通过地表水、地 下水等途径进入饮用水源地，影响水质，导致水体富营养化、重金属超标等问题。长期饮 用被污染的水源会导致健康问题，如癌症、肝病等。
总结词
详细描述
解决方案
大气污染和温室效应是全球气候变化 的主要因素，对人类生存环境造成严 重威胁。
大气污染主要来源于工业生产、交通 运输和能源消耗过程中排放的废气， 包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等 。这些污染物在大气中形成化学反应 ，产生臭氧、硫酸盐和硝酸盐等二次 污染物，加剧温室效应，导致全球气 候变暖、极端天气事件增多等问题。
二讲热力学一定律能量守恒定律
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
弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.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D此 过 程
二讲热力学 一定律能量
守恒定律
一、热力学第一定律 1.定律内容：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的 功 的和．
2.数学表达式： Δ UQW
改变内能的两种方式：
一.做功（绝热过程Q0）Δ U W，能量的转化. 外界对气体做功W 0，Δ U 0内能增加. 气体对外界做功W 0，Δ U, 0内能减小. 二.热传递（不做功W0）Δ U Q.能量的转移. 吸收热量Q 0，Δ U 0内能增加. 放出热量Q 0，Δ U 0内能减小.
A.由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变 B.由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加，平均每个
气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变
C.c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，
分子平均动能较大
D.b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，
分子平均动能相等
分 析 ： 1.a到 气b体理等想温 变 化不，变内，能V减 E0小 ，W
题后总结：（ 质1量 ）的 一理 定想气只体由的温内度能决定， 与体积无N关 α.TE. ( 2 ) Δ WUQ 和 PTVC 及图像的综热 合点 是.高考
【变式3】如图所示的容器中，A、B各有一个可以自由移动的轻 活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定，A、B底部由带有 阀门K的管道相连，整个装置与外界无热交换。开始A中水面比B 中高，打开阀门，使A中的水逐渐流向B中，最后达到平衡，在 这个过程中 （ ） A、大气压对水做功，水的内能增加 B、水克服大气压做功，水的内能减少 C、大气压对水不做功，水的内能不变 D、大气压对水不做功，水的内能增加.
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是热力学中最基本的定律之一，它与能量守恒密切相关。
本文将探讨热力学第一定律与能量守恒的关系，介绍其基本概念和应用。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律又称为能量守恒定律，它陈述了能量在物质系统中的转化规律。
根据该定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量的量不会发生变化。
能量的转化可以通过热量（Q）和功（W）来描述。
热量是能量的一种形式，可以通过温度差转移给物体，使其温度升高或降低。
功是物体对外界做的有序力所做的功，可以通过力和位移的乘积来计算。
二、热力学第一定律的数学表达式热力学第一定律可以用以下数学表达式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示系统所吸收或释放的热量，W表示系统对外界所做的功。
根据热力学第一定律，系统内部能量的增加等于所吸收的热量减去所做的功。
当系统吸收热量时，系统的内部能量会增加；当系统释放热量时，系统的内部能量会减少。
三、能量守恒的应用能量守恒是许多领域中重要的基本原理，如热力学、动力学、电磁学等。
以下是能量守恒在两个具体领域的应用。
1. 热力学系统在热力学系统中，能量守恒可以用于分析系统的热量和功的转化。
例如，当我们研究热机的工作原理时，可以使用热力学第一定律来说明热机从热源吸热产生功的过程。
2. 机械系统在机械系统中，能量守恒可以用于分析机械系统的动能和势能的转化。
例如，当我们研究物体在重力场中的运动时，可以使用能量守恒来说明物体从势能转化为动能或相反的过程。
四、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是密切相关的。
热力学第一定律描述了能量转化的规律，而能量守恒原理则说明了能量总量不会发生改变。
两者共同构成了能量的转化和守恒的完整描述。
通过热力学第一定律和能量守恒原理，我们可以更好地理解和分析各种物理过程，从宏观和微观的角度揭示能量变化的规律。
这有助于我们优化能源利用，提高能源利用效率，推动可持续能源的发展。
热力学第一定律和能量守恒定律
热力学第一定律和能量守恒定律热力学第一定律和能量守恒定律是热力学中两个基本的定律，它们揭示了能量在物质世界中的转化和守恒规律。
热力学第一定律也被称为能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律的提出可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始研究热和机械能之间的关系。
他们发现，在一个封闭系统中，热量和机械能可以相互转化，但总能量保持不变。
这就是能量守恒定律的核心观点。
热力学第一定律的数学表达式是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表示系统对外做功。
这个表达式说明了能量守恒的原理：系统内能量的变化等于系统吸收的热量减去系统对外做的功。
如果ΔU为正，表示系统内能量增加；如果ΔU为负，表示系统内能量减少。
能量守恒定律的应用非常广泛。
在日常生活中，我们可以通过能量守恒定律来解释许多现象。
比如，当我们用电热毯取暖时，电能被转化为热能，使我们感到温暖。
同样地，当我们吃食物时，食物中的化学能被转化为身体所需的能量，使我们保持生命活动。
能量守恒定律在工程领域也有重要应用。
例如，汽车发动机通过燃烧汽油将化学能转化为机械能，驱动汽车行驶。
在能源领域，我们利用太阳能、风能等可再生能源，将它们转化为电能，用于供电和照明。
这些应用都是基于热力学第一定律和能量守恒定律的基本原理。
除了能量守恒定律外，热力学第一定律还有一个重要的推论，即热量和功是能量的两种不同形式。
根据热力学第一定律，热量和功可以相互转化，但总能量保持不变。
这就解释了为什么我们可以用机械能做功来产生热量，也可以用热量产生机械能。
热力学第一定律和能量守恒定律的发现和应用推动了科学技术的发展。
它们为我们提供了理解能量转化和守恒的基本原理，为能源的利用和管理提供了指导。
同时，它们也引发了许多深入的研究和探索，如热力学循环、热力学平衡等。
总之，热力学第一定律和能量守恒定律是热力学中的两个基本定律，揭示了能量在物质世界中的转化和守恒规律。
热力学第一定律与能量守恒定律
热力学第一定律与能量守恒定律热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学基础中的基本规律。
本文将详细阐述热力学第一定律和能量守恒定律的概念、原理以及在实际应用中的一些重要意义。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表现，它揭示了能量在热力学系统中的转化和传递规律。
根据热力学第一定律，一个热力学系统的内能变化等于系统所吸收的热量与所做的功的代数和。
即∆U=Q-W，其中∆U表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
热力学第一定律可以简洁地表达了能量守恒的基本原理。
能量守恒定律是自然界中最基本的定律之一，它指出了能量在各个系统间的转换不会凭空消失或增加，而是转化成其他形式的能量。
这种转化可以是热能转化为机械能、电能、光能等形式，也可以是不同种类的能量相互转化。
能量守恒定律是理解和解释自然界中各种现象和过程的基础，是物理学和工程学等学科的重要理论基础。
热力学第一定律和能量守恒定律的重要性体现在以下几个方面：首先，热力学第一定律和能量守恒定律可用于分析和计算不同能量形式之间的转化关系。
通过热力学第一定律，我们可以确定系统在吸热或放热过程中所产生的内能变化，并通过计算得出功的大小。
此外，能量守恒定律还能帮助我们分析能量被转化的路径和过程，在工程学中具有广泛的应用。
其次，热力学第一定律和能量守恒定律可用于解释自然界中一些常见的现象和现象。
比如，气体的膨胀和压缩过程中，热力学第一定律告诉我们系统的内能会随着吸收或放出的热量的不同而发生变化，而能量守恒定律提醒我们，系统膨胀所做的功和吸收的热量之间存在密切关系。
这些定律的理论基础使我们能够更加全面地理解和解释自然界中的各种现象。
此外，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的合理利用和节约也具有重要意义。
能源问题一直是全球关注的焦点，热力学第一定律和能量守恒定律为我们提供了合理使用和优化能源的理论依据。
通过研究和应用这些定律，可以帮助我们设计和改进能源系统，提高能源利用效率，从而减少能源的消耗和浪费，保护环境，可持续发展。
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下列说法中正确的是( ) A．热量不能由低温物体传递到高温物体 B．外界对物体做功，物体的内能必定增加 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起 其他变化
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[解析] 根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到 高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传向高温物体，例如 电冰箱的工作过程，故选项A错误；根据热力学第一定律，物体内能的 变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以选项B错误； 第二类永动机不违反能量守恒定律，而违反了热力学第二定律，选项C 错误；选项D是热力学第二定律的表述形式之一，是正确的．
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要点三
对热力学第二定律的理解
1.在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”
的涵义．
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要
借助外界提供能量的帮助．
(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系
统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功
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3．热力学第二定律 (1)表述方式 ①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体． ②开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功， 而不产生其他影响． (2)热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程 的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都 具有方向性．
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二、热力学定律与能量守恒定律 1．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功的和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W. (3)符号法则做功 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
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(4)几种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物 体内能的增加． ②若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物 体内能的增加． ③若过程的始、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0 或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量． 2．能量守恒定律 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．
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(1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪 个热力学系统．
(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据．对结 果的正、负也同样依照规则来解释其意义．
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一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸 收热量280 J，并对外做功120 J．试问：
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(对应学生用书P202) 要点一 对改变内能的两种方式的进一步理解 1.对两种方式的理解 (1)“等效”的意义：在改变物体的内能上做功和热传递可以起到 同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递都可以 实现．若不知道过程，我们无法分辨出是通过做功还是热传递实现的这 种改变．
(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时 后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛 满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如右图所示．这是因为烧瓶里的 气体吸收了水的______________，温度______________，体积________ ______．
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[尝试解答] 根据 p＝p0＋MSg可知，当车的载重减小时，胎内气体 的压强减小，而胎内气体温度不变，由于胎内的气体不计分子间的势能， 故可视为理想气体．由一定质量的理想气体状态方程pV＝恒量可知，胎
T 内气体的体积增大，胎内气体对外界做正功，B 错误；由于胎内气体的 温度不变，所以气体的平均分子动能不变，胎内气体的内能不变， C、 D 错误；由热力学第一定律 ΔE＝W＋Q 可知，气体从外界吸热，A 正 确．
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一、改变内能的两种方式的比较
(对应学生用书P202)
名称 比较 项目
做功
热传递
在绝热过程中，外界对 内能 物体做功，物体的内能增加； 变化 物体对外界做功，物体的内能
减少
在单纯的热传递过程中 ，物体吸收热量，内能增加； 物体放出热量，内能减少
符 号
＋
－
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
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3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物 体内能的增加． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物 体内能的增加． (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或 W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量．
[答案] D
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(对应学生用书P203)
题型一 用热力学第一定律分析气体内能变化的综合问题 (1)判断外界对气体做功还是气体对外做功，只要抓住气体的体积 变化情况即可确定：体积减小，外界对气体做功，体积增大，则气体对 外界做功． (2)对不计分子势能(或理想气体)的气体，判断内能的增减，只需 看气体的温度升高与降低即可．温度升高，内能增加，反之内能减少． (3)做功和热传递都可以改变物体的内能，决不能只由某一种过程 (做功或热传递)来判断内能的增减．
[答案] A
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一物理爱好者利用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三 者之间的关系．导热良好的汽缸开口向下，内有理想气体，汽缸固定不 动，缸内活塞可自由移动且不漏气．一温度计通过缸底小孔插入缸内， 插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止， 现给沙桶底部钻一个小洞，细沙缓慢漏出，外部温度恒定不变，则 ()
[答案] B
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题型二 热学问题与能量观点的结合 例2 (12分)如右图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定在水平 地面上，汽缸开口向上，一面积为0.01 m2的活塞密封了一定的空气，在 活塞的上方竖直固定一支架，在支架的O点通过细线系一质量为m＝8 k g的球，球心到O点的距离为L＝2 m．活塞与支架的总质量为M＝12 kg， 已知当地的重力加速度g＝10 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，汽缸和 活塞都是绝热的．现将细线拉直到水平，稳定后由静止释放球，当球第 一次运动到最低点时，活塞下降了h＝0.2 m且恰好速度为零，此时细线 中的拉力为F＝252 N．求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中 汽缸中的气体增加的内能ΔE.
A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，温度计示数不变 C．外界对气体做功，温度计示数减小 D．外界对气体做功，温度计示数增大
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[解析] 题中“导热良好的汽缸”和“细沙缓慢漏出”表明缸内气 体温度不变，等于环境温度，所以温度计示数不变，气体内能不变，细 沙漏出的过程活塞向上移动，外界对气体做功，B正确．
物理
其他形式的能与内能之
不同物体间或同一物体
实质 间的转化
的不同部分之间内能的转移
相互
做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相
联系 同的
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(1) 当 一 个 系 统 的 内 能 发 生 改 变 时 ， 必 然 伴 随 着 做 功 或 热 传 递 现 象．
(2)当一个系统的内能发生改变时，其原因可能是由做功引起的， 也可能是由热传递引起的，还可能是两种情况同时发生．
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问题探究 热量是能量吗？热量跟内能的关系怎样？ [提示] (1)热传递是改变内能的物理方式之一，热传递的过程是 物体间内能转移的过程．(2)内能的变化用热量来量度，热量总是跟热 传递过程相对应的，没有热传递过程就谈不上热量这一概念．因此热量 是一个过程量．(3)热量和功类似，打一比方说，热量和功相当于一种 量度工具，就象米尺可以测量物体的长度一样，米尺并不等于要测量的 物体，如果你不进行测量，根本就谈不上测量工具了．所以说功是不同 形式能量转化的量度，功不是能量；同样，热量是物体内能转移的量 度．热量也不是热能(内能)．
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[解析] (1)“钻木”的过程是做功的过程，是把机械能转化为内 能的过程．
(2)烧瓶里的气体吸收热量后，由热力学第一定律知，气体的内能 增加，因而温度升高，体积增大．
[答案] (1)做功 机械能 (2)热量 升高 增大
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要点二 对热力学第一定律的理解 1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能 的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量 关系．此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦 耳． 2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
热量表示 热传递过程中内 能的改变量，用 来量度热传递过 程中内能转移的 多少
做功过程 是机械能或其他 形式的能和内能 之间的转化过程
义
联
温度和内能是状态量，热量和功则是过程量．发生热传递的前
系 提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移
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(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的 自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火” 是通过__________方式改变物体的内能，把__________转变成内能．