学案有答案10.3热力学第一定律 能量守恒

热力学第一定律说明能量守恒原理能量作为我们生活中的重要概念之一，在自然界中起着至关重要的作用。

而热力学第一定律则是热力学基础理论之一，通过它可以清晰地解释能量守恒原理。

在本文中，我们将深入探讨热力学第一定律对能量守恒的解释及其应用。

热力学第一定律，亦被称为能量守恒原理，在热力学中具有重要的地位。

它的核心思想是能量在系统中的改变等于系统所吸收的热量与所做的功之和。

换言之，能量既不能被创造，也不会被消失，而只能在各种形式之间转化或传递。

为了更好地理解热力学第一定律，让我们来看一个简单的例子。

假设我们有一个封闭的容器，容器内含有一定量的气体。

如果我们对此容器施加压力，在给定的条件下，容器内的气体就会发生压缩，从而做功。

而在同一过程中，由于分子之间的碰撞，分子的平均动能也会增加，从而使气体的温度升高。

这个例子中，能量转化的过程充分展示了热力学第一定律。

通过热力学第一定律，我们能够更好地认识能量的特性。

首先，它使我们认识到能量的保存性质。

无论何时何地，通过各种力的作用，能量只会转化，而不会生成或消失。

这一能量守恒原理是热力学第一定律基本原理的核心。

其次，热力学第一定律还揭示了能量的本质本质。

不同形式的能量之间可以相互转化，例如机械能可以转化为热能，热能可以转化为电能等等。

在现实生活中，热力学第一定律的应用非常广泛。

例如，能源转化领域就是一个很好的例子。

在热力学第一定律的指导下，我们可以设计和优化各种能源转化设备，如发电机、汽车引擎等。

通过研究能量的转化和传递过程，我们可以提高能源的利用效率，减少能量的浪费，从而实现可持续的能源开发和利用。

此外，热力学第一定律在化学反应中也起着重要的作用。

在化学反应中，能量的转化和守恒是决定反应是否发生和反应速率的关键因素。

通过热力学第一定律，我们可以计算反应的焓变，评估反应的热效应，从而指导实验和工业过程的设计。

最后，热力学第一定律的理论基础也对环境保护和气候变化等全球性问题的应对具有重要的意义。

§10.3 热力学第一定律能量守恒定律【目标及达标标准】1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其表达式，会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题2．理解和掌握能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律,会用能量转化和守恒的观点分析物理现象3．知道第一类永动机是不可能实现的【重点、难点】热力学第一定律ΔU = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定【教学方法】合作探究【教学用具】多媒体【物理背景、物理模型】饱和汽、湿度【导读导思】达标标准：思考并完成下列问题和任务，并能独立向别人表述出来（书面或口述）自主学习、课前诊断先通读教材，画出本节课中的基本概念及物理规律，回答导学案预习中涉及的问题，独立完成，限时25分钟。

一、热力学第一定律：阅读课本第54页“热力学第一定律”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论1】一定质量的气体，被活塞密封在气缸内．问题1：如果它跟外界不发生热交换，那么外界对它做功与气体对外做功，会引起气体内能怎样的变化？问题2：如果外界与气体之间没有做功，那么气体吸热与放热会引起气体内能怎样的变化？问题3：如果气体跟外界同时发生做功和热传递的过程，W、Q、△U的正负号如何确定？问题4：W、Q、△U三者都有正负，它们的关系怎样？【思考与讨论2】一定质量的气体，如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J．问题5：外界对气体做功，还是气体对外界做功？问题6：气体内能的变化量是多少？问题7：内能增加了还是减少了？【案例探究1】一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J．问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况又怎样？二、能量守恒定律：阅读课本第54-55页“能量守恒定律”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论3】能量守恒定律不是由某一个人通过某一项研究而得到的，从18世纪末到19世纪40年代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒的思想．问题8：历史上有哪些科学家曾经在这一方面做过探索？问题9：这些科学家都在哪些方面做出了贡献？问题10：能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体.能量在转化或转移的过程中遵循什么规律？问题11：做功和热传递都可以改变物体的内能，那么这两种方式在改变物体内能的本质上有什么区别吗？问题12：能量守恒定律有什么重要意义？能量守恒定律使人们找到了研究自然现象的公共量度—能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性．三、永动机不可能制成：阅读课本第55-56页“永动机不可能制成”部分，思考并回答下列问题：【思考与讨论4】据说，13世纪有一个法国人叫奥恩库尔的，他在一个轮子的边缘上等间隔地安装了12根可活动的锤杆,如图所示．他设想一旦轮子被启动,由于轮子右边的各个重锤距轮轴更远些,就会驱动轮子按箭头方向永不停息地转动下去．问题12：不用能量的概念，你能不能说明它不会“永动”？问题13：什么是第一类永动机？问题14：为什么第一类永动机不可能制成？【案例探究3】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？【巩固练习】1.达标标准：（1）每道题都能独立做出来，并总结涉及的知识点；（2）尝试总结出常见题型及其做法。

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 能量守恒定律题型一：热力学第一定律的简单应用例1：（教材习题变式）铁块和装有一定质量气体的气球吸收相同的热量，下列说法中正确的是：A ．铁块内能增加得多B ．气体内能增加得多C ．两者内能增加一样多D ．条件不够，无法判断．变式1：物体的内能增加了20Ｊ，则A ．一定是外界对物体做了20Ｊ的功B ．一定是物体吸收了20J 的热量C ．可能是外界对物体做了20J 的功，也可能是物体吸收了20J 的热量D ．可能是物体吸收热量的同时外界对物体做了功，且热量和功共20J题型二：气体状态变化过程中的内能变化例2：一定质量的理想气体，体积由V 1膨胀到V 2，如果是通过等压过程实现，做功为W 1、传递热量为Q 1、内能变化为△U 1；如果是通过等温过程实现，做功为W 2、传递热量为Q 2、内能变化为△U 2，则A 、W 1＞W 2，Q 1＞Q 2，△U 1＞△U 2B 、W 1＞W 2，Q 1＞Q 2，△U 1=△U 2C 、W 1＞W 2，Q 1=Q 2，△U 1=△U 2D 、W 1＜W 2，Q 1=Q 2，△U 1=△U 2变式2：若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能大小与气体体积和温度的关系是A ．如果保持其温度不变，体积增加，则内能减小B ．如果保持其体积不变，温度升高，则内能增大C ．如果保持其体积不变，温度升高，则内能减小D ．如果保持其温度不变，体积增加，则内能增大题型三：涉及功能关系的问题例3：如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，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E p （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，经过此过程A ．E p 全部转换为气体的内能功和内能：如果一个物体既不吸收热量也不放出热量，那么，当外界对它做功W 时，它的内能增量是ΔU ，则 。

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热力学是研究能量转化和能量守恒的物理学分支。

热力学第一定律即能量守恒定律，它表明在一个封闭系统中，能量既不会被创造也不会被毁灭，只会从一种形态转化为另一种形态。

本文将介绍热力学第一定律的基本概念和应用。

一、能量的定义能量是物体所具备的产生变化或做功的能力。

根据热力学第一定律，能量无法创造也无法消失，只会从一种形态转化为另一种形态。

根据能量的不同形态，我们可以将其分为热能、机械能、电能等。

二、热力学第一定律的表达式根据热力学第一定律，能量守恒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代表系统吸收的热量，W代表系统对外界做的功。

如果ΔU大于零，表示系统吸收了热量；如果ΔU小于零，表示系统释放了热量。

三、热力学第一定律的应用1. 热机热力学第一定律为热机的工作原理提供了理论依据。

热机将热能转化为机械能，如蒸汽机、内燃机等。

根据热力学第一定律，热机的效率由以下公式给出：η = 1 - Qc / Qh其中，η代表热机的效率，Qc代表热机排出的热量，Qh代表热机吸收的热量。

热机的效率永远小于1，这意味着在转化过程中会有一部分能量被转化为了无用的热量。

2. 热力学循环热力学第一定律也应用在热力学循环的研究中。

热力学循环是指在一定条件下，系统经历一系列状态变化后返回原始状态的过程。

根据热力学第一定律，循环过程中吸收的热量等于释放的热量加上对外界的做功。

根据这一原理，我们可以设计和优化热力学循环装置，如汽轮机、制冷循环等。

3. 热传导热力学第一定律也适用于热传导的研究。

热传导是指热能由高温物体传递到低温物体的过程。

根据热力学第一定律，传导过程中热量的流入等于流出。

热传导的速率和传导介质的性质有关，如导热系数、面积和温度差等。

四、能量守恒的重要性能量守恒是自然界中一个重要的基本原理。

它不仅适用于热力学系统，还适用于其他物理学领域。

能量守恒帮助我们理解和解释各种物理现象，如机械能守恒、动能与势能转化、电能守恒等。

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。