能量守恆定律
定律內容:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為別的形式,或者從一個物體轉移到別的物體,在轉化或轉移的過程中其總量不變.
1)自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應:物體運動具有機械能、分子運動具有內能、電荷的運動具有電能、原子核內部的運動具有原子能等等.
(2)不同形式的能量之間可以相互轉化:“摩擦生熱是透過克服摩擦做功將機械能轉化為內能;水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起,表明內能轉化為機械能;電流透過電熱絲做功可將電能轉化為內能等等”.這些例項說明了不同形式的能量之間可以相互轉化,且是透過做功來完成的這一轉化過程.
(3)某種形式的能減少,一定有其他形式的能增加,且減少量和增加量一定相等.某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等.
能量守恆的具體表達形式
保守力學系統:在只有保守力做功的情況下,系統能量表現為機械能(動能和位能),能量守恆具體表達為機械能守恆定律.
熱力學系統:能量表達為內能,熱量和功,能量守恆的表達形式是熱力學第一定律.
相對論性力學:在相對論裡,質量和能量可以相互轉變.計及質量改變帶來能量變化,能量守恆定律依然成立.歷史上也稱這種情況下的能量守恆定律為質能守恆定律.
能量守恆定律的重要意義
能量守恆定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.從物理、化學到地質、生物,大到宇宙天體.小到原子核內部,只要有能量轉化,就一定服從能量守恆的規律.從日常生活到科學研究、工程技術,這一規律都發揮著重要的作用.人類對各種能量,如煤、石油等燃料以及水能、風能、核能等的利用,都是透過能量轉化來實現的.能量守恆定律是人們認識自然和利用自然的有力武器.
基本內容:熱可以轉變為功,功也可以轉變為熱;消耗一定的功必產生一定的熱,一定的熱消失時,也必產生一定的功.
普遍的能量轉化和守恆定律在一切涉及熱現象的宏觀過程中的具體表現.熱力學的基本定律之一.
表徵熱力學系統能量的是內能.透過作功和傳熱,系統與外界交換能量,使內能有所變化.根據普遍的能量守恆定律,系統由初態Ⅰ經過任意過程到達終態Ⅱ後,內能的增量ΔU應等於在此過程中外界對系統傳遞的熱量Q 和系統對外界作功A之差,即UⅡ-UⅠ=ΔU=Q-A或Q=ΔU+A這就是熱力學第一定律的表示式.如果除作功、傳熱外,還有因物質從外界進入系統而帶入的能量Z,則應為ΔU=Q-A+Z.當然,上述ΔU、A、Q、Z均可正可負.對於無限小過程,熱力學第一定律的微分表示式為
dQ=dU+dA因U是態函式,dU是全微分;Q、A是過程量,dQ和dA只表示微小量並非全微分,用符號d以示區別.又因ΔU或dU只涉及初、終態,只要求系統初、終態是平衡態,與中間狀態是否平衡態無關.
熱力學第一定律的另一種表述是:第一類永動機是不可能造成的.這是許多人幻想製造的能不斷地作功而無需任何燃料和動力的機器,是能夠無中生有、源源不斷提供能量的機器.顯然,第一類永動機違背能量守恆定律.
兩者的區別與聯絡:
熱力學第一定律是人類在長期的生產和科學實驗中總結出來的一條普遍規律,適用於一切熱力學過程.熱力學第一定律表明,一切熱力學過程都必須服從能量守恆定律,因此熱力學第一定律實際上是包括熱現象在內的能量轉化與守恆定律.
能量守恆定律
定律內容:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為別的形式,或者從一個物體轉移到別的物體,在轉化或轉移的過程中其總量不變.
1)自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應:物體運動具有機械能、分子運動具有內能、電荷的運動具有電能、原子核內部的運動具有原子能等等.
(2)不同形式的能量之間可以相互轉化:“摩擦生熱是透過克服摩擦做功將機械能轉化為內能;水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起,表明內能轉化為機械能;電流透過電熱絲做功可將電能轉化為內能等等”.這些例項說明了不同形式的能量之間可以相互轉化,且是透過做功來完成的這一轉化過程.
(3)某種形式的能減少,一定有其他形式的能增加,且減少量和增加量一定相等.某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等.
能量守恆的具體表達形式
保守力學系統:在只有保守力做功的情況下,系統能量表現為機械能(動能和位能),能量守恆具體表達為機械能守恆定律.
熱力學系統:能量表達為內能,熱量和功,能量守恆的表達形式是熱力學第一定律.
相對論性力學:在相對論裡,質量和能量可以相互轉變.計及質量改變帶來能量變化,能量守恆定律依然成立.歷史上也稱這種情況下的能量守恆定律為質能守恆定律.
能量守恆定律的重要意義
能量守恆定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.從物理、化學到地質、生物,大到宇宙天體.小到原子核內部,只要有能量轉化,就一定服從能量守恆的規律.從日常生活到科學研究、工程技術,這一規律都發揮著重要的作用.人類對各種能量,如煤、石油等燃料以及水能、風能、核能等的利用,都是透過能量轉化來實現的.能量守恆定律是人們認識自然和利用自然的有力武器.
基本內容:熱可以轉變為功,功也可以轉變為熱;消耗一定的功必產生一定的熱,一定的熱消失時,也必產生一定的功.
普遍的能量轉化和守恆定律在一切涉及熱現象的宏觀過程中的具體表現.熱力學的基本定律之一.
表徵熱力學系統能量的是內能.透過作功和傳熱,系統與外界交換能量,使內能有所變化.根據普遍的能量守恆定律,系統由初態Ⅰ經過任意過程到達終態Ⅱ後,內能的增量ΔU應等於在此過程中外界對系統傳遞的熱量Q 和系統對外界作功A之差,即UⅡ-UⅠ=ΔU=Q-A或Q=ΔU+A這就是熱力學第一定律的表示式.如果除作功、傳熱外,還有因物質從外界進入系統而帶入的能量Z,則應為ΔU=Q-A+Z.當然,上述ΔU、A、Q、Z均可正可負.對於無限小過程,熱力學第一定律的微分表示式為
dQ=dU+dA因U是態函式,dU是全微分;Q、A是過程量,dQ和dA只表示微小量並非全微分,用符號d以示區別.又因ΔU或dU只涉及初、終態,只要求系統初、終態是平衡態,與中間狀態是否平衡態無關.
熱力學第一定律的另一種表述是:第一類永動機是不可能造成的.這是許多人幻想製造的能不斷地作功而無需任何燃料和動力的機器,是能夠無中生有、源源不斷提供能量的機器.顯然,第一類永動機違背能量守恆定律.
兩者的區別與聯絡:
熱力學第一定律是人類在長期的生產和科學實驗中總結出來的一條普遍規律,適用於一切熱力學過程.熱力學第一定律表明,一切熱力學過程都必須服從能量守恆定律,因此熱力學第一定律實際上是包括熱現象在內的能量轉化與守恆定律.