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10.3热力学第一定律能量守恒定律(先写标题)师大家还记得前面我们学习的焦耳的两个实验吗?嗯,第一个是让重物下落带动叶片转动搅拌容器中的水,引起水温上升;另一个是通过电流的热效应给水加热通过这两个实验我们得出了怎样的结论呢?嗯,王浩同学非常积极,请你来说,嗯,以不同的方式对系统做功时,只要初末两个状态是确定的,做功的数量就是确定的非常好,请坐其他同学还有补充吗?嗯,李伟同学非常好,请坐焦尔的实验在另一方面也说明,为了改变系统的状态,做功和传热这两种方法是等价的也就是说,一定数量的功与确定数量的热相对应那我们在前两节的学习中还知道,单纯地对系统做功,内能的增量AU=W(只做功AU=W);单纯地对系统传热,内能的增量AU=Q(只传热AU=Q)那既然功和传热在改变内能方面是等价的,那么当外界既对系统做功,又对系统传热时,内能的增量又是多少呢嗯,对,此时AUnQ+W(板书既做功又传热AU=Q+W)也就是说,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这个关系叫做热力学第一定律(板书
一、热力学第一定律)这里我们要注意Q是外界对系统传递的热量,也就是系统吸收的热量W是外界对系统所做的功(板书注Q系统吸收的热量;W外界对系统做功)接下来,大家进一步思考并讨论一下出示的几个问题好一定质量的气体在膨胀过程中,是外界对气体做功还是气体对外界做功呢二组同学十分积极,请二组代表来说嗯,非常好,请坐此时是气体对外界做功而我们刚才所说的热力学第一定律中,W指的是一一对,外界对系统做功,因此,在刚才的问题中W应该是一个负值那一定质量的气体,如果膨胀时做的功是135J同时向外放热85J气体内能的变化量又是多少呢?嗯,三组代表非常好,请坐(板书AU=Q+W=-85J-135J=-220J)内能的变化量是-220J那内能是增加了还是减少了呢?嗯减少了那AU、Q、W几个量所代表的意义是一一嗯,五组代表谀,他们小组认为AU的正负代表了内能的增加或减少如果是正值说明系统的内能增加了;负值说明系统的内能减少了Q为正说明系统从外界吸收热量,为负说明系统向外界放出热量W为正说明外界向系统做功;为负说明系统向外界做功请坐其他小组同意他们的想法吗?嗯,同意俄国化学家盖斯还发现,任何一个化学反应,不论是一步完成还是分几步完成,放出的总热量相同这说明了什么情况呢?嗯,非常好,能量守恒定律!他的发现说明一个系统存在着一个与热量相关的物理量,在一个确定的化学反应中,这个量是不变的这也是能量能量守恒定律相信大家也并不陌生,最早在初中我们就已经接触过了,高中必修了也进行了更深入的学习有没有同学能来回顾一下嗯,李超同学嗯,非常好,请坐,对前面所学的知识掌握的非常扎实能量守恒定律的表述是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,能量的总量保持不变这告诉我们,各种形式的能可以相互转化以焦尔的实验为基础的热力学第一定律实际上就是内能与其他能量发生转化时的能量守恒定律那在资本主义发展的初期,为了满足生产对于动力日益增加的需求,许多人致力于制造一种机器,它不需要任何的动力或者原料却能不断地对外做功,历史上叫做第一类永动机但是,以为此目的的任何尝试都失败了,这是为什么呢?大家思考一下,一会我们请同学来说一下自己的想法我的讲课部分到此结束,希望各位老师批评指正,谢谢大家。