电和热(物理课件)(2)

例一：理想气体自由膨胀
原过程：Q=0，W=0，U=0， H=0
p2，V2
体系从T1，p1，V1 T2， 气体
真空
复原过程：
复原体系，恒温可逆压缩
WR
RT1
ln
V2 ,m V1,m
环境对体系做功
保持U=0，体系给环境放热，而且 QR=-WR
表明当体系复原时，在环境中有W的功变为Q的热，因 此环境能否复原，即理想气体自由膨胀能否成为可逆 过程，取决于热能否全部转化为功，而不引起任何其 他变化。
它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，系统 恢复原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。
•化学反应 Zn+H2SO4等？
如图是一个典型的自发过程
小球
小球能量的变化：
热能
重力势能转变为动能,动能转化为热能，热传递给地面和小球。
最后,小球失去势能, 静止地停留在地面。此过程是不可逆转的。 或逆转的几率几乎为零。
能量转化守恒定律(热力学第一定律)的提出,根本上宣布 第一类永动机是不能造出的,它只说明了能量的守恒与转化及 在转化过程中各种能量之间的相互关系, 但不违背热力学第一 定律的过程是否就能发生呢？（同学们可以举很多实例）
热力学第一定律（热化学）告诉我们，在一定温度 下，化学反应H2和O2变成H2O的过程的能量变化可用U（或H） 来表示。
热力学第二定律(the second law of thermodynamics)将解答：
化学变化及自然界发生的一切过程进行 的方向及其限度
第二定律是决定自然界发展方向的根本 规律
学习思路
基本路线与讨论热力学第一定律相似， 先从人们在大量实验中的经验得出热力学第 二定律，建立几个热力学函数S、G、A，再 用其改变量判断过程的方向与限度。

B．R1的最大电功率为 W
8
C．2 的最大电功率为18W
D．r的最大电功率为9W
【答案】A
A．当R1 = 0时，回路电阻最小，电流最大，此时电源总功率最大，最大值为Pm = EIm =
E2
R2 +r
=
62
W
2+4
= 6W，选项A正确；
B．将R2等效为电源的内阻则r ′ = R 2 + r = 6Ω，当R1 = r ′ = 6Ω时R1的功率最大，最大电功率
（
）
A．甲图中电源效率为80%
B．甲图中定值电阻为7Ω
C．乙图中电动机的内阻为17Ω
D．乙图中电动机正常工作电压为3.4V
【答案】D
AB．甲图中小灯泡的电流为I =
U
PL
UL
= 0.2A，电源的路端电压为U = E − Ir = 7.4V，电源效率约
7.4−4
为η = × 100% = 92.5%，甲图中定值电阻为R =
4W = 4W
选项CD错误。
04
重点知识
【习题7】（2024上·山西吕梁·高二统考期末）人体含水量约为70%，水中有钠
离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某型号脂肪测
量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，
测试者两手分别握两手柄A、B，闭合开关S，体型相近的两人相比，脂肪含量高
等，所以匀速运行时的机械功率为P机 = Fv = 120W，故B错误；
04
重点知识
【习题2】（2023上·重庆九龙坡·高二统考期末）随着人工智能的发展，机器人
用于生产生活中的场景越来越普遍。如图为某款配送机器人内部电路结构简化

纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r＝UI ＝00..33 Ω＝1 Ω。 电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率
为 P 入＝I1U1＝0.8×2 W＝1.6 W。 电动机的机械功率 P 机＝P 入－I12r＝(1.6－0.82×1)W＝0.96 W。 答案：1.6 W 0.96 W
解(按析3：0 天设计电算炉)的要电消阻耗为多R少，度由电P？＝UR2得 R＝UP2＝22200020 Ω＝24.2 Ω 当电压为 U′＝200 V 时，电炉的实际功率为 P′＝UR′2＝22040.22 W≈1 653 W 在 220 V 的电压下，该电炉一个月消耗的电能为 W＝Pt＝2×2×30 kW·h＝120 kW·h。 答案：24.2 Ω 1 653 W 120 度
对于 B 电路，由于 R 乙>R 甲，甲灯又并联变阻器，并联电阻更小 于 R 乙，所以 U 乙>U 并，乙灯被烧毁。
对于 C 电路，乙灯与变阻器并联电阻可能等于 R 甲，所以可能 U 甲＝U 乙＝110 V，两灯可以正常发光。
对于 D 电路，若变阻器的有效电阻等于甲、乙的并联电阻，则 U 甲＝U 乙＝110 V，两灯可以正常发光。
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
(3)电功率与热功率的含义分别是什么，计算公式分别是什么？ 提示：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的 全部电功率，计算公式 P＝IU；热功率是指在这段电路上因发热 而消耗的功率，计算公式 P＝I2R。

即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)电功率越大，表示电流做功越多.( × ) (2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功.( √ ) (3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.( √ ) (4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的内能.
3.纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：只有 电阻元件 的电路. 在纯电阻电路中，电场力所做的功 等于 电流通过这段导体所产生的热量.电能 全部转化为 内能 ，如 电炉 、 电烙铁 、 电热毯 、 电热水器 、电熨斗等. (2)非纯电阻电路：含有 电动机 、 电解槽 的电路. 在非纯电阻电路中，电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为 机械能 或 化学能 .
(5)电源的效率：η＝PP出 总×100%＝UE×100%，对于纯电阻电路，η＝R＋R r×100%.
2.串、并联电路的总功率 (1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…)I＝P1＋P2＋P3＋… (2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…)＝P1＋P2＋P3＋… 从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是 非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和.
图3
根据欧姆定律可求出电路中的电流 I＝UR11＝2.0 A
电源的总功率P总＝EI＝20 W
(2)电源的输出功率； 答案 18 W 解析 电源的输出功率P出＝EI－I2r＝18 W
(3)电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率.
答案 12 W 8 W 解析 根据闭合电路的欧姆定律，电动机两端的电压U2＝E－U1－Ir＝6 V 电动机消耗的电功率P电＝U2I＝12 W 电动机将电能转化为机械能的功率，就是电动机的输出功率P机＝U2I－I2R0＝8 W.