第三节 热力学第一定律 能量守恒定律

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知识梳理

1.热力学第一定律

(1)内容：一个物体内能的变化，决定于_________和_________.

(2)表达式：ΔU=_________.

(3)符号定义：上式中W表示_________，Q表示_________，ΔU表示_________.

(4)符号正负意义：

W>0，表示_________，W<0，表示_________；Q>0表示物体_________，Q<0表示物体_________；ΔU>0，表示物体内能_________，ΔU<0，表示物体内能_________.

2.能量守恒定律

(1)内容：能量既不会_________也不会_________，它只能从_________或者_________，在转化和转移过程中，其总量不变.

(2)意义：_________说明第一类永动机不可能制成.

疑难突破

怎样理解热力学第一定律是研究功、能量和内能之间的关系的？

剖析：(1)热力学第一定律的表达式

我们知道，做功和热传递都可以改变物体的内能，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，外界对物体所做的功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

ΔU=Q＋W

上式所表示的功、热量跟内能改变之间的关系，叫做热力学第一定律.

(2)对ΔU=Q＋W的说明

热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况，因此在使用ΔU=Q＋W时，通常有以下规定：

为了区分以上两种情况，在应用ΔU=Q＋W进行计算时，它们的正负符号规定：外界对系统做功，W>0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W<0，即W为负值；外界对系统传递热量，也就是系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值；外界从系统吸收热量，或系统向外界放出热量，Q<0，即Q为负值；系统内能增加，ΔU>0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU<0，即ΔU为负值.

问题探究

问题：第一类永动机为什么不能制成？

大家也许听说过"永动机"，这是一种不需要任何能量，自己就能够做功干活，并且永远运动的机器.但是，这种"永动机"是否能制造出来呢？同永远找不到不吃草的好马一样，不需要能量而永远运动并且能够做功的永动机，也是不可能制造出来的.因为在自然界中物质的任何一种形式的能量，在一定条件下都能够用直接或间接的方式，转化成其他形式的能量，在转化中，总能量保持不变.这就是能量守恒和转化定律.用恩格斯的话来说，这是一条"绝对的自然规律".

典题精讲

【例1】 汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中( )

A.汽车的机械能守恒

B.汽车的动能和势能相互转化

C.汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少

D.汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒