热力学第一定律与能量守恒定律

3热力学第一定律能量守恒定律给你一段铁丝，想让它的温度升高，你有哪些方法？【问题1】：如果单纯的对系统做功，那么内能的增量与功之间有怎样的关系？【问题2】：如果单纯的对系统传热，那么内能的增量与热之间有怎样的关系？热力学第一定律【问题3】：如果即对系统做功同时又对系统传热，那么内能的增量与热量和功之间又应该有怎样的关系？ΔU＝W+Q热力学第一定律

一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做热力学第一定律。ΔU物体内能的增加量

W外界对物体做的功

Q物体吸收的热量

ΔU＝W+Q【思考与讨论】：一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J，气体的内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？请你通过这个例子总结ΔU、Q、W几个量取正、负值的意义。W=-135JQ=-85J﹀ΔU＝W+Q得：

U=-220J﹤分析：热力学第一定律物理量符号意义符号意义W+－Q+－ΔU+－外界对系统做功系统对外界做功系统吸收热量系统放出热量内能增加内能减少热力学第一定律【思考与讨论】：自然界中存在多种运动形式，每种运动形式都对应一种能量，请同学们讨论下列运动各对应的是什么能量？能量守恒定律1、沿水平路面滑行的物体；2、被举起的杠铃；3、光滑水平面上振动的弹簧振子；4、带电小球在匀强电场中做类平抛运动。【问题4】：这些不同的能量可以相互转化吗？能否举出日常生活中能量相互转化的例子？能量守恒定律能量守恒定律【结论】：大量的事实表明：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。能量守恒定律【问题5】：能量守恒定律守恒定律是某一位科学家研究的成果吗？【问题6】：他的发现被认为是能量守恒定律的先驱的人和被公认为的第一个提出能量守恒思想的人分别是谁？【问题7】：哪两位科学家利用能量守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到了证实？能量守恒定律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...4)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3)19世纪自然科学三大发现之一~；细胞学说；生物进化论(恩格斯)宣告了第一类永动机造不成能量守恒定律不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器1.第一类永动机第一类永动机第一类永动机制造永动机的千万次努力都以失败而告终。不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器1.第一类永动机2.第一类永动机不可能制成违背了能量守恒定律。第一类永动机“永动机”的历史和现实

大约在300年前，有位德国博士奥尔菲留斯发明了一个“永动机”——自动轮。1717年，波兰国王把这位博士请到了波兰，并派了一位名叫格森·卡赛尔斯基的州长鉴定其真伪。这位州长为奥尔菲留斯创造了条件，把安装机器的房子与四周隔离。1717年11月12日，自动轮安装完毕，开始转动。州长亲自锁上了门，贴上了封条，派了两名卫兵昼夜看守这座房子。两周以后州长亲自启封开锁，看到轮子还在转动，于是再次上锁加封，又过了40天。1718年1月4日再次开封，轮子还在转。这位认真的州长还不放心，又观察了两个月，看到了轮子确实“永动”。于是州长就给奥尔菲留斯颁发了鉴定证书，从此以后奥尔菲留斯名声大噪，他周游欧洲列国展出他的自动轮，卖票赚了许多钱，并得到各国大人物的褒奖和舆论界的赞扬。

消息传到俄国，彼得大帝对该发明极感兴趣，派了一位专使苏马赫找奥尔菲留斯谈判，想连人带机器买到俄国去。奥尔菲留斯开价是10万卢布！苏马赫向彼得大帝汇报了两个情况：一是他看到轮子真的不停地转，二是介绍了法国和英国学者的看法，他们无论如何也不相信“永动机”是真的，因为它从根本上是违背科学原理的。因此，彼得大帝迟迟未下决心用10万卢布巨款去买这个自动轮，他想在1725年亲自去欧洲看看，但后来由于他去世了，终归没有看到这个“永动机”。“永动机”的历史和现实

科学界一直认为这绝对是一个大骗局。他们并不买那位波兰州长的帐。凭什么他用眼睛看看就认为是事实，就发什么鉴定证书，真是岂有此理。科学家们公开指责这是个大骗局，并且悬赏1000马克给揭穿骗局的人。最后骗局被博士先生的女仆揭穿了。原来这间安放自动轮的房子里修了一个夹壁墙，只要有人在夹壁墙内牵动绳子，轮子就会转。轮子不是“永动”的，而是“人动”的。牵绳的人就是博士的弟弟和女仆。我们不知道那位女仆有没有得到1000马克的赏金，但确实有人出了一本小册子，揭露了这个骗局，还公布了一张图，人们一看就会明白无误。“永动机”的历史和现实

著名科学家达·芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想，他曾设计过一种转轮，如图所示.

在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮永远地转动，但是经过仔细研究之后，得出了否定的结论.他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的.他写道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！还是去做淘金者吧！”达·芬奇设想的永动机

“永动机”的历史和现实

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.

滚球永动机

“永动机”的历史和现实软臂永动机19世纪有人设计了一种特殊机构，如图所示.

它的臂可以弯曲.臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大.转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢.设计者认为这样可以使机器获得转矩.然而，他没有想到力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转轮只能停止在原地.软臂永动机

“永动机”的历史和现实

阿基米德螺旋永动机1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用阿基米得螺旋.

把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米德螺旋转不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？一时间，响应他的人大有人在，形形色色的自动水轮机陆续提出，竟出现了热潮.

1.水沟2.阿基米德螺旋3.水轮4.水磨阿基米德螺旋永动机“永动机”的历史和现实有一种所谓“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，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？学以致用【思考与讨论】：图中左边为风力发电机，发出的电供给右边的电风扇，电风扇把风吹到发电机上发电，循环往复，不需要消耗其他能量风扇就可以一直工作下去。在能源短缺的现在，这是多么美好的愿望啊！同学们，这种愿望能实现吗？学以致用谢谢！欢迎指正：zxh819@巩固练习1、关于物理内能的变