能量守恒定律

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探索能量守恒的足迹

1. 人类对能量的认识

2. 能量守恒观念的形成

(1)俄国化学家盖斯的研究发现,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。这表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。

(2)焦耳的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系,从而为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础,也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。

(3)德国医生迈尔通过对比不同地区人血颜色的差异,认识到食物中化学能与内能的等效性,即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外,他还通过海水在暴风雨中较热的现象,猜想热与机械运动的等效性。他在1841年和1842年连续写出“论‘自然力’(指能量)”的论文,并推算了多少热与多少功相当。因此,迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。

能量守恒定律

1. 内容: 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。

2. 意义:

(1)各种形式的能可以相互转化。

(2)各种互不相关的物理现象可以用能量转化和守恒定律联系在一起。

(3)能量守恒定律是 19 世纪自然科学的三大发现之一。

3. 对能量守恒定律的理解

(1)能量的存在形式及相互转化

①各种运动形式都有对应的能:机械运动有机械能,分子的热运动有内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等。

②各种形式的能,通过做功可以相互转化,例如:利用电炉取暖或烧水,电能转化为内能;煤燃烧,化学能转化为内能;列车刹车后,轮子温度升高,机械能转化为内能。

(2)守恒条件:与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的,例如,物体的机械能守恒,必须是只有重力做功;而能量守恒定律是没有条件的,它是一切自然现象都遵守的基本规律。

永动机不可能制成

1、 第一类永动机:不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器。

2、第一类永动机不可能制成的原因:违背了能量守恒定律。

(1)如果没有外界热源供给热量,则有U2-U1=W,就是说,如果系统内能减少,即U2<U1,则W<0,系统对外做功是要以内能减少为代价的,若想源源不断地做功,就必须使系统不断回到初始状态,在无外界能量供给的情况下,是不可能的。

(2)层出不穷的永动机设计方案,由于违背了能量守恒定律,无一例外地宣布失败,人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的。

高中物理知识点总结

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