能量守恒定律

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

（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。