热力学第一定律 能量守恒定律
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。
§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
热力学第一定律和能量守恒定律的区别
热力学第一定律和能量守恒定律的区别热力学第一定律和能量守恒定律，这两个名词听起来有点高深莫测，但其实它们都是在告诉我们一个道理：能量是不会消失的，只是会从一种形式转化为另一种形式。
这两个定律有什么区别呢？别急，让我来给你慢慢道来。
我们来看看热力学第一定律。
这个定律的名字叫做“能量守恒定律”，听起来就像是说能量是不会减少的。
实际上，这个定律告诉我们的是，在一个封闭的系统中，能量的总量是不变的。
也就是说，如果你把一个物体加热，那么它的温度就会升高，但是它的热量(即能量)是不变的。
这个定律告诉我们，能量是可以转化的，比如说，你可以把电能转化成热能，也可以把热能转化成光能。
热力学第二定律又是什么呢？这个定律的名字叫做“熵增原理”，听起来有点复杂，但其实它的意思很简单：在一个封闭的系统中，熵(即混乱程度)总是趋向于增加。
也就是说，如果你把一个苹果放在那里不动，过一段时间后，它的表面就会变得越来越光滑，因为空气中的尘埃和水分都会附着在上面。
这个定律告诉我们，能量的转化是有方向性的，有些能量是无法回收利用的。
热力学第一定律和热力学第二定律有什么区别呢？其实很简单，热力学第一定律告诉我们能量是如何守恒的，而热力学第二定律告诉我们能量是如何转化的。
换句话说，热力学第一定律告诉我们“不要把东西丢掉”，而热力学第二定律告诉我们“不要把东西弄得太乱”。
举个例子来说吧。
比如说你在家里做饭，你把米放进锅里煮，然后用火加热。
在这个过程中，米的能量被转化为热能和光能(当水沸腾时),而这些能量又被用来做饭、烧水和照明。
当你吃完饭之后，锅里的水已经凉了，米也已经没了味道。
这时候，你可以把锅洗一洗，然后再用它来烧水或者做饭。
这就是热力学第一定律告诉我们的“不要把东西丢掉”。
如果你不注意卫生，把锅里的水倒在地上或者扔到垃圾桶里，那么水就会变成污水，而污水又会污染环境。
这就是热力学第二定律告诉我们的“不要把东西弄得太乱”。
所以说，热力学第一定律和热力学第二定律虽然看起来很相似，但实际上它们是在告诉我们两个不同的道理：一个是关于能量守恒的，另一个是关于能量转化的方向性的。
热力学第一定律
热力学第一定律热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科，其核心定律是热力学第一定律。
热力学第一定律是指能量守恒定律，亦即能量既不可以被创造也不可以被毁灭，只能由一种形式转化为另一种形式。
本文将详细探讨热力学第一定律的原理和应用。
一、热力学第一定律的原理热力学第一定律的原理可以用以下数学表达式表示：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。
根据能量守恒定律，系统内能的变化等于系统所吸收的热量减去系统所做的功。
这个表达式也可以解释为：系统内能的增加等于热量增加减去工作所做的减少。
二、热力学第一定律的应用热力学第一定律在热力学领域的应用非常广泛，下面将介绍几个常见的应用。
1. 热功等价关系根据热力学第一定律，热量和功可以相互转化。
当系统吸收热量时，系统内能增加，从而可以转化为对外做功；反之，当系统对外做功时，系统内能减少，相应地会释放热量。
这种热量和功的转化关系被称为热功等价原理。
2. 热机效率热机是指将热能转化为机械能的装置，例如蒸汽机、内燃机等。
根据热力学第一定律，热机的效率可以用以下公式表示：η = (W_net / Q_in) * 100%其中，η表示热机的效率，W_net表示净功，Q_in表示输入的热量。
热机的效率即净功和输入热量的比值，通常以百分比表示。
通过热力学第一定律的应用，可以评估和改善热机的性能。
3. 热力学循环热力学循环是指在特定条件下，将工质(如气体、液体等)依次进行一系列热量转换和功转换后回到起始状态的过程。
常见的热力学循环有卡诺循环和斯特林循环等。
热力学第一定律在热力学循环研究中起到了重要的作用，通过应用该定律可以分析循环系统内能的变化和热量转化情况，从而优化循环效率。
4. 热传导热传导是指通过物质内部的振动和碰撞，热能从高温区传递到低温区的现象。
根据热力学第一定律，热能传导的过程中不会产生或消耗热量，能量守恒。
通过热力学第一定律的应用，可以计算热传导的速率和热量的流动情况，为热传导的工程应用提供理论依据。
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1热力学第一定律的基本概念热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，它也被称为能量守恒定律。
这个定律表达了宇宙中能量守恒的基本规律：在任何系统中，能量总是守恒的。
也就是说，能量不能被创造或破坏，只能转换成其他形式。
这个定律用简单的数学公式表达为：ΔE=Q-W其中，ΔE代表能量的变化量，Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外做功的量。
这个公式表明，系统所吸收的热量和对外做的功之和等于能量的变化量。
它也可以用下面的形式表达：∆U=Q-W其中，∆U代表系统内部能量的变化量。
这个公式表明，系统内部能量的变化量取决于吸收的热量和对外做的功的差异。
2能量的转换和守恒热力学第一定律的本质是能量守恒定律。
能量是一个宇宙中最基本的物理量之一，它包括热能、机械能、电能、化学能等各种形式。
在热力学研究中，我们主要关注的是热能和机械能的相互转换。
热能和机械能的转换通常涉及到工作物体和热源之间的能量交换。
例如，将一份热水加热到沸腾所需要的能量就来自于热源的热能。
如果我们将这个热水倒入一个容器中，它们就在容器的底部对容器产生了一个压力。
这个压力实际上就是机械能，它可以用来做功或者产生运动。
在能量的转换过程中，能量总是守恒的。
这意味着，在系统中能量的总量是不变的，只有能量的形式发生了变化。
因此，如果一个系统吸收热量Q，做了W单位的功，那么系统内部能量的变化量就是ΔE=Q-W，这个量可以用来计算系统所获得或失去的能量。
3热力学第一定律在实际生活中的应用热力学第一定律是一项非常基础的物理定律，影响到人类社会的各个领域。
在能源方面，热力学第一定律的应用非常广泛。
例如，在燃煤、核能发电等领域中，我们都需要利用热力学第一定律来分析能量的转换和利用方式。
在化学工程领域，热力学第一定律也是必不可少的工具。
例如，在制造化学反应器时，我们需要利用热力学第一定律确定系统的能量输出和输入，以便计算反应过程中的热量变化和温度变化。
热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．②各种互不相关的物理现象，可以用能量守恒定律联系在一起．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，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另一个物体，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
热力学第一定律 能量守恒定律
第 一 类 永 动 机 不 可 制 成
第一类永动机： 不消耗能量的机器叫 第一类永动机 违反能的转化和 守恒定律
1.热力学第一定律： （1）在一般情况下，如果物体跟外界同时发 生做功和热传递的过程，那么,外界对物体做的 功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内 能的增加ΔU. 即:
（2）上式表示功、热量跟内能改变之间的定 量关系，叫热力学第一定律. （3）热力学第一定律也适用于物体对外做功 向外界散热和内能的减少情况。
U 界吸收热量同时对外做 功系统内能变化情况？
2、系统向外界释放热量同时外界对系 统做功内能变化情况？ 3、系统温度不变，物质状态发生变 化，系统内能如何变化？
4、系统温度状态体积都相同，物质的量 不同系统内能相同吗？
2、能的转化和守恒定律： 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，或从 一个物体转移到另一个物体， 而能的总量保持不变。
热力学第一定律 能量守恒定律
功W和热量Q及内能变化ΔU之 间的关系： 只有外界对系统做功 ΔU =W>0。 只有系统对外界做功 ΔU = W<0。 只有系统从外界吸热 ΔU = Q>0。 只有系统向外界放热 ΔU = Q<0。
外界对系统做功同时吸热ΔU
=W+Q>0 系统对外界做功同时放热ΔU =W+Q<0
热力学第一定律 能量守恒定律
改变内能的两种方式 做功 热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加
内能减少
内能增加
内能减少
绝热过程：U W
没有做功的仅热传递过程：U Q
热力学第一定律 能量守恒定律
高县台第一中学 运军国
学习目标
1.理解热力学第一定律。 2.学会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，知道能量守恒是 自然界普遍遵从的基本规律。 4.知道永动机是不可能制成的。
根据已学知识，带着下面问题仔细阅读课文包括插 图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫 步等，回顾思考后回答问题： 1、热力学第一定律主要用来解决什么物理问题？ 2、热力学第一定律的内容及表达式分别是什么？ 3、热力学第一定律表达式中各物理量符号及意义分别 是什么？有什么作用或者好处？ 4、利用热力学第一定律解题的步骤及注意事项有哪些？ 5、判断内能改变的方法有那些？ 6、能量守恒定律的内容是什么？能量守恒定律的建立 有什么意义？ 7、第一类永动机指的什么样的机械？ 8、第一类永动机不可能制成的原因是什么？ 9、热力学第一定律与能量守恒定律之间有什么关系？
1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那 么： ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化 了多少？ ②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？ 变化了多少？ 一个物体，如果它既没有吸收热量也没 有放出热量，那么，外界对它做多少功，它 的内能就增加多少；物体对外界做多少功， 它的内能就减少多少.
课本中的表达式：ΔU=Q+W突出了做功与热传 递是改变内能的两种不同的形式，旨在说明人们 可以通过做功和热传递的热量来量度系统内能的 变化。 如果用Q表示物体吸收的热量，用W表示物 体对外界所做的功，ΔU表示物体内能的增加， 则热力学第一定律表达式可以写成：Q=ΔU+W 其含义是：系统从外界吸收的热量Q等于系统对 外界做的功与系统内能增量之和。这种表述从热 机的效率角度考虑，外界传递给系统的热量，一 部分用来增加系统的内能，另一部分就是系统对 外做的功。
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 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
热力学基本定律—热力学第一定律
4. 稳定流动能量方程的应用
1
2
1
2
绝热节流
节流：流体在管道内流动，遇到突然
变窄的断面，由于存在阻力使流体压
力降低的现象称为节流。
节流通过增大阻力，降低工质压力。
p
节流时，工质前后的焓值相等，即：
h
h1=h2
c
p
3）系统和外界交换的热量和功量不随时间而变化。
工程中，加热器、压缩机和锅炉等热工设备处于稳定工作时，工质
在这些设备中的流动均处于稳定流动。根据开口系统稳定流动特点，
我们可以得出：该系统储存能的变化量为“0”
热力学第一定律
3. 开口系统稳定流动能量方程
1
m1
c1
ws
1
m2 2
c2
z1
q
z2
2
热力学第一定律
热力学第一定律
热力学第一定律
1. 热力学第一定律的实质
热力学第一定律即能量守恒定律在热力学中的应用，可以简单表
述为：热能和机械能在传递和转换时，能量的总量必定守恒。
对于任意热力系统：
进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能的变化量
热力学第一定律
2. 闭口系统的能量方程
2
W
对于闭口系统，热力系统与外界仅有热量
3. 开口系统稳定流动能量方程
热力学第一定律
4. 稳定流动能量方程的应用
空气
换热器
工质流经换热器时，无功量交换，仅有
热量交换。
蒸气侧：q=’ - ’
h1
h1
h2
蒸汽
空气侧：q=h2-h1
工质在换热器中交换的热量等于其焓变。
h2
热力学第一定律
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。
热力学第一定律及其表达式
热力学第一定律及其表达式
热力学第一定律是能量守恒定律在热系统中的应用，它表明在任何一个封闭系统中，能量的增量等于系统所做的功加上系统所吸收的热量。
这一定律的表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能量的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统所做的功。
热力学第一定律的实质是能量不能自行消失，只能从一种形式转变为另一种形式。
这一定律对于热力学的研究具有重要的意义，它为热力学第二定律提供了理论基础，并为工程技术的发展提供了指导。
热力学第一定律的表达式ΔU=Q-W可以用于热力学系统的能量平衡分析。
例如，在化学反应中，反应物和产物的内能差可以通过测量反应热来确定，从而可以计算反应所做的功或吸收的热量。
在热机和制冷机中，热力学第一定律的表达式也被广泛应用。
总之，热力学第一定律是热力学研究的基础，它为热力学的发展和应用提供了重要的理论支持。
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3.2-3.3热力学第一定律能量守恒定律
3.23.3热力学第一定律能量守恒定律知识点一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定2.(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功．(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．(3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)．3．判断气体是否做功的方法一般情况下看气体的体积是否变化．①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0.4．应用热力学第一定律解题的一般步骤(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放热情况、做功情况或内能变化情况．知识点二、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，则Q ＝ΔU －W ，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程知识点三、能量守恒定律1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等．(2)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．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，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．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU ＝W ＋Q 知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．[例题1] （多选）（2023秋•密山市期末）某同学用喝完的饮料罐，制作一个简易气温计。
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
热力学第一定律与能量守恒热力学是一门研究能量转换和能量传递规律的科学，而热力学第一定律和能量守恒则是热力学中最基本的概念和原理之一。
本文将探讨热力学第一定律与能量守恒的关系以及其在自然界中的应用。
1. 能量与热力学热力学是以能量为基础的科学，能量的守恒定律是热力学第一定律的核心。
能量可以存在于各种形式，如机械能、热能、电能等等。
根据能量守恒定律，能量既不会被创造，也不会被毁灭，只会在不同形式之间进行转化。
2. 热力学第一定律的表述热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，可以用以下方式表述：在一个系统中，能量的变化等于对外界做功与热量传递之和。
即ΔE = Q - W，其中ΔE为系统内能的变化量，Q为系统吸收的热量，W为系统对外界做的功。
3. 热力学第一定律与开放系统当系统处于开放状态时，系统可以与外界进行物质和能量的交换。
根据热力学第一定律，在开放系统中，系统的内能变化等于系统吸收的热量减去系统对外界做的功。
这一定律在生态学、生物学等领域有广泛的应用。
4. 热力学第一定律与闭合系统当系统处于闭合状态时，系统与外界之间只存在能量的交换，而不存在物质的交换。
根据热力学第一定律，在闭合系统中，系统的内能变化等于系统吸收的热量减去系统对外界做的功。
5. 热力学第一定律在自然界中的应用热力学第一定律在自然界中有着广泛的应用。
例如，在生态系统中，能量的流动与物质的循环密切相关。
植物通过光合作用吸收太阳能，并将其转化为化学能，然后通过食物链传递给其他生物，最终以热能的形式散发到环境中。
这个过程中，能量既不会损失也不会增加，符合能量守恒的原则。
另外，热力学第一定律还可以应用于工程领域。
例如，蒸汽轮机通过将热能转化为机械能，从而推动发电机发电。
发电机将机械能转化为电能，最终供应给人们使用。
这个过程中，能量会发生转化，但总能量的数值保持不变。
总结：热力学第一定律与能量守恒密切相关，能够解释能量在各种形式间的转化过程。
它在开放系统和闭合系统中都起着重要的作用，并且在生态学、生物学、工程学等领域有着广泛的应用。
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请阅读课本P56
4.能量守恒定律的重要性 （1）是一个普遍适用的定律 比机械能守恒定律应用更广
（2）将各种现象联系在一起 力学、热学、电学、光学、化学、生物学...
（3）指导着人们的生产、科研 泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在 宣告了第一类永动机造不成 （4）19世纪自然科学三大发现之一 细胞学说；生物进化论
问题研究
1.一个物体，它既没有吸收热量也没有 放出热量，那么： ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能 如何变化？变化了多少？ ②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它 的内能如何变化？变化了多少？
1.一个物体，如果它既没有 吸收热量也没有放出热量， 那么，外界对它做多少功， 它的内能就增加多少；物 体对外界做多少功，它的 内能就减少多少.
二.能量守恒定律
1.自然界中存在不同形式的能 动能 动能 重力势能 重力势能
弹性势能
电能 内能 . .
弹性势能
电能 内能 . .
2.不同形式的能之间可以发相互转化 由特定的力做多少功来量度有多少能发生了转化
3.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.
3.如果物体在跟外界同时发 生做功和热传递的过程中， 内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系 呢？
Δ U 物体内能的增加量 Q 物体吸收的热量
W 外界对物体做的功
ΔU = Q + W
一.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：
选修3-3 第十章 热力学定律
3.热力学第一定律
淮中物理组 杨萍 2009-02-10
学习目标：
1、知道热力学第一定律及其表述式。 2、理解能量守恒定律。 3、知道第一类永动机不可能制成。 4、会运用能量转化与守恒的观点解 释有关现象
学习重点：
1、能量守恒定律。
2、从能量转化的观点理解热力学第一定律， 会用ΔU = Q + W分析和计算有关问题。
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木
块的内能增量之和
(10-3)4. 一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被
压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞ T1，则该过程 中 A．气体的内能一定是增加的 B．气体可能向外界放热 ( )
C．气体一定从外界吸收热量
D．气体对外界做正功
（5）.与热力学第一定律的关系
热力学第一定律是只研究内能与其它形式的能发 生转化时的能量守恒关系.
三.永动机不可能制成
1.第一类永动机 不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器 制造永动机的千万次努 力都以失败而告终 2.第一类永动机不可能制成 违背了能量守恒定律
学习了这一节后你有问题提出吗？
2.一个物体，如果外界既没有对物体 做功，物体也没有对外界做功，那么： ①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如 何变化？变化了多少？ ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变 化？变化了多少？
2.如果外界既没有对物体做 功，物体也没有对外界做 功，那么物体吸收了多少 热量，它的内能就增加多 少，物体放出了多少热量， 它的内能就减少多少.
(1)169.7J，(2)2263.8J，(3)2094.1J
(10-3)2. 如图所示的容器，A、B中各有一个可自由移 动的活塞，活塞下面是水上面是大气、大气压恒定， A、B间带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热， 开始时A的水面比B高，开启K，A中的水逐渐向B中 流，最后达到平衡，在这个过程中 （ ） A.大气压力对水作功，水的内能增加 B.水克服大气压力作功，水的内能减少 C.大气压力对水不作功，水的内能不变 D.大气压力对水不作功，水的内能增加
2内能与热量的区别
1.内能是Байду номын сангаас个状态量，一个物体在不同的状态下
有不同的内能
2.热量是一个过程量，它表示由于热传递而引 起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。 3.如果没有热传递，就没有热量可言， 但此时仍有内能
新知识学习：
[问题回答]：改变物体内能的方式有哪些？
①做功 ②和热传递
既然做功和热传递都可以改变物体的内 能，那么，功、热量跟内能的改变之间一定有 某种联系，今天我们就来研究这个问题.
(10-3)5. 在太阳光的直射下，地球表面每平方厘米每 分钟可获得4.2J的能量。试估算我国所有江河每年
（525600min）流入海洋的水流总量。假设只考虑海
洋中水的汽化，不考虑内陆的河流中水的汽化；常温 时水的汽化热为2.44×106J/kg。
同学们， 再见
教学后记：
1.
2关于内能，下列说法正确的是 C 机械能增大 A、温度相同的物体内能一样多 B、一罐气放在卡车上随卡车做加速运动，罐中 气体动能越来越大，所以内能也越来越大 C、一定质量的物体的内能，由温度和体积决定 D、某物体的内能为E，含分子数为n个，那么每 个分子的内能为E/n
知识复习 改变系统内能的两种方式
学习难点：
1、如何用能量转化和守恒的观点分析 物理现象；
2、热力学第一定律ΔU = Q + W中各 物理量的意义及正负号的确定。
温故知新
思考分析
1下列说法正确吗? A、物体所有分子的动能的总和=物体的动能 B、速度快的分子比速度慢的分子温度高 C、温度高物体中的分子运动速度大于温度低的 物体中的分子运动速度.
ΔU＝ Q + W
ΔU＝ Q + W
3.符号规定： ΔU Q
吸热 放热
W
对内做功 对外做功
+
增加量 减小量
-
巩固练习1：
(10-3)1.在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g水由液 态变成同温度的气态，其体积由1.043cm3变为1676cm3。 已知水的汽化热为2263.8J/g。求： (1)体积膨胀时气体对外界作的功W； (2)气体吸收的热量Q； (3)气体增加的内能ΔU。 思考 如何求对外做的功？ 什么是汽化热？ 汽化热和哪些因素有关？
做功 热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加
内能减少
内能增加
内能减少
1做功和热传递的区别
（1）做功改变内能：实质上是其它形式 的能和内能 之间转化 （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移 （3）做功和热传递在改变内能效果上是等 效的
对研究制作永动机的看法？
巩固练习2：
(10-3)3. 一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑
水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程， 下列说法中正确的是 （ ） A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B．子弹减少的动量等于木块增加的动量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增
加的内能之和