能量轉化與守恒
溫度 表示物體的冷熱程度 狀態量,對應的是某一個時刻 ℃ “熱”表示溫度高,如“今天天氣很熱”,意思說今天氣溫很古同
熱量 物體在熱傳遞過程中吸收或放出熱的多少,其本質是內能,是物體與物體之間傳遞的內能 過程量,對應的是一段時間 j “蒸發吸熱”,意思是液體在蒸發時要從外界吸收熱量
10.能量的轉化與傳遞
(1)能量轉化和守恒定律
能量既不會消滅,也不會創生,它只會從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移的過程中,能的總量保持不變,這就是能量轉化和守恒定律。
從本質上看,能量的轉化和轉移是有所區別的。能量的轉化是指能量的形式發生了變化,一種形式能量減少了,而另一種形式的能量卻增加了。能量的轉移是指能量從一個物體轉移到另一個物體上去,一個物體的能量減少了,而另一個物體同一種能量卻增加了,但能量的形式保持不變。
能量轉化和守恒是自然科學最基本的規律。“永動機”是不可能成功的,因為它違背了能量轉化和守恒定律。能量的轉化與傳遞有一定的方向性:例如熱能可以從高溫物體轉移到低溫物體,而不能自發地從低溫物體轉移到高溫物體;可燃物可以通過燃燒將化學能轉化成內能,但不可能將內能自發地轉化成化學能。
(2)化學能與內能的轉化
燃料燃燒釋放熱量的過程,就是將貯存在燃料中的化學能轉化為內能的過程。
1千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量,叫做這種燃料的燃燒值,其單位為焦/千克。
(3)生物體能量的來源和轉化
①生物質能來自生物體,源于太陽能,是一類可再生能源。綠色植物進行光合作用,把太陽能轉化為化學能貯存在生物體內的有機物中,其表達式為:
②生物體通過呼吸作用釋放能量,一部分供給生物體進行各種生理活動,另一部分則轉化為熱能而散失。呼吸作用是生物體將貯存在體內有機物中的化學能釋放、轉化和利用的過程,其表達式為:
(4)能量轉化和守恒定律的發現史
時間 發現事實
18世紀末19世紀初 各種自然現象之間的聯系和它們之間的相互轉化,逐漸被人們發現和認識
18世紀后期 熱質說將熱看成一種沒有質量和不可稱量的流質——熱質,它不生不滅,存在于一切物體之中,物體的冷熱程度,決定于其中所含熱質的多少
18世紀末 英國物理學家倫福德對熱質說提出了挑戰
1799年 英國科學家戴維用實驗方法對熱質說提出了質疑
1840年 英國物理學家焦耳通過大量的實驗,確定了電流產生的熱量與電阻和電流的2次方之積成正比,即電流熱效應的焦耳定律
1842年 德國醫生邁爾在其著作《與新陳代謝聯系著的有機運動》中,將轉化與守恒關系從機械能、熱能推廣到電磁能、化學能和生物能,建立了第一個最普遍最廣泛的能量轉化與守恒定律
1843年 焦耳在《關于電磁熱效應及熱的力學量》論文中,最先給出了熱功當量的值,并以實驗支持能量守恒定律
1847年 德國物理學家赫爾姆霍茨在論文《論力的守恒》中具體闡述了熱、功、化學能、電磁能、光能、機械能之間的相互轉化與體系的能量守恒定律