一、熱力學第確定律假如物體從外界吸取熱量Q，則物體的熱力學能增加Q。假猶如時外界又對物體做功W，則物體的熱力學能又要增加W。則在整個過程之后，物體的熱力學能的增加量ΔE＝Q＋W這個公式可以理解為：物體熱力學能的增加等于外界向它傳遞的熱量與外界對它做的功的和。這就是熱力學第確定律。規定：物體從外界吸熱時，Q＞0；物體向外界放熱時，Q＜0。物體的熱力學能增加時，ΔE＞0；熱力學能削減時，ΔE＜0。外界對物體做功時，W＞0；物體對外界做功時，W＜0。[例題]確定質量的氣體從外界吸取熱量2.6×105J，熱力學能增加4.2×105J，是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做了多少功？分析已知物體吸取的熱量和熱力學能的變更量，要求這一過程中氣體做功的狀況，通過熱力學第確定律即可求解，然后依據做功數值的正負推斷氣體是對外做功，還是外界對氣體做功。一杯熱水，經過一段時間就會變成涼水，最終溫度與室溫相同。這個現象說明，熱量總是自發地從高溫物體傳到低溫物體，高溫物體溫度下降，低溫物體溫度上升，最終，兩個物體溫度相等。從來沒有發生過這樣的現象：熱量自發地從低溫物體傳到高溫物體，使得低溫物體的溫度進一步下降，高溫物體的溫度進一步上升。解由熱力學第確定律公式ΔE＝Q＋W得

W＝ΔE－Q＝（4.2×105－2.6×105）

J＝1.6×105J

W＞0，表示外界對氣體做了功。即使在燥熱的夏天，電冰箱也可以實現熱量從低溫向高溫的傳遞，它是利用制冷劑的物態變更來實現這一過程的。常用的制冷劑有氨、二氧化碳、乙烯、R12（氟利昂）、R134a（四氟乙烷）等。壓縮機是電冰箱的“心臟”，它消耗電能對來自蒸發器的制冷劑做功，將氣態制冷劑壓縮。依據熱力學第確定律，忽視熱傳遞，由于壓縮機對制冷劑做功，所以使制冷劑的熱力學能增加，變成高溫高壓的蒸汽（如p≈9.2×105Pa，t≈46℃）。電冰箱主要由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器四個部分組成，如右圖所示，除了蒸發器和部分毛細管裝在冷庫（冷凍室和冷藏室）內部外，其他部件都裝在冷庫之外。這四個部分由管道連接，組成一個密閉的連通器系統，制冷劑作為工作物質，由管道輸送，經過這四個部分，完成工作循環。這種高溫高壓的制冷劑蒸汽來到冷凝器，由于制冷劑的溫度比外界空氣高，因此向空氣放熱，熱力學能削減，被冷卻而凝合成常溫高壓的液體（如p≈9.0×105Pa，t≈37℃）。通過了蒸發器的制冷劑全部蒸發變為氣體，再被吸入壓縮機，進入下一個工作循環。這樣，只要壓縮機工作，制冷劑就會循環流淌，不斷地從冷庫吸取熱量，使冷庫保持相當低的溫度。這些常溫高壓的液態制冷劑由干燥過濾器濾掉水分和雜質，進入毛細管。毛細管是內徑為0.5～1mm、長為2～4m的瘦長銅管。通過毛細管的節流降壓，制冷劑變成低溫低壓的液體（如p≈1.5×105Pa，t≈－20℃）。進入蒸發器時，低溫低壓的液態制冷劑在低壓條件下快速汽化，膨脹做功，熱力學能削減，溫度降到比冷庫的溫度還低（如p≈1.0×105Pa，t≈－30℃）。然后氣態制冷劑從冷庫吸取熱量，熱力學能增加。從整體上來諦視制冷劑的循環過程，其能量轉化滿足如下的關系：從低溫熱源（冷庫）吸取的熱量加上外界所做的功（壓縮機做功）等于向高溫熱源（外界空氣）放出的熱量。

二、能量守恒定律自然界有各種不同形式的能，出了我們已經學過的機械能、熱能等，還有電能、磁能、光能、核能、化學能等。運動物體的動能和勢能是可以相互轉化的，熱力學能和機械能也是可以相互轉化的。其他形式的能也可以和熱力學能相互轉化。如：通電導線發熱，電能轉化為熱力學能；燃料燃燒生熱，化學能轉化為熱力學能；地熱發電，熱力學能轉化為電能；等等。各種不同形式的能量的相互轉化，在自然界中每時每刻都在進行著。太陽把地面、水面、空氣曬熱，并使一部分水蒸發，變熱的空氣上升使空氣流淌而形成風，太陽能轉化成空氣的機械能；蒸發到高空的水汽，又以雨、雪的形式落下來，匯入江河流向海洋，太陽能又轉化成水的機械能；太陽能的一部分被植物葉子吸取，通過光合作用，生成各種有機化合物，太陽能又轉化成植物的化學能；植物作為食物被動物吃掉，植物的化學能又轉化為動物的化學能；人們又以動物、植物為食物，從中獲得了維持生命活動的能量。古代的植物和動物在地質變遷中轉化成煤、石油、自然氣，成為現代生活、生產的主要能源；在水力發電站和火力發電站里，水的機械能和煤、石油、自然氣的化學能又轉化成電能；在工廠、農村和住宅中，電能又通過各種用電器轉化成機械能、熱力學能和光能；等等。能量既不會憑空產生，也不會憑空消逝，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，在轉化和轉移的過程中其總量保持不變。這就是能量守恒定律。這是自然界中具有普遍意義的定律之一，也是各種自然現象都遵循的普遍規律。任何違反能量守恒定律的說法，都被證明是錯誤的。在19世紀中葉，邁爾（下左）、焦耳（下中）和亥姆霍茲（下右）等科學家經過長期的實驗探索，共同確定了一個規律：不論空調器如何運轉，它從低溫熱源吸取的熱力學能加上壓縮機所消耗的電能總等于向高溫熱源放出的熱力學能，即在整個能量轉化過程中，能的總量是守恒的?？照{器的制冷系統跟電冰箱的制冷系統幾乎一樣，即由壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發器組成。空調器將冷凝器置于窗外，將蒸發器置于窗內。像電冰箱一樣，壓縮機工作時，制冷劑從室內吸熱，向室外放熱，達到降低室內溫度的目的。若想提高室內溫度，則使制冷劑逆向循環，即讓壓縮后壓強較大、溫度較高的制冷劑流經室內熱交換器，使它在室內完成冷凝、放熱，然后再經毛細管節流降壓，在室外完成蒸發、吸熱。如此不斷循環可達到提高室內溫度的目的。練習3-2

1．空氣壓縮機的活塞對空氣做了2×105J的功，同時空氣的熱力學能增加了1.5×105J，這時空氣與外界傳遞的熱量是多少？是吸熱還是放熱？答案：5×104J；放熱。2．生活中到處可見能量轉化的事例，試說明下列實例中能量是怎樣轉化的？（1）一根火柴正在燃燒；（2）用太陽灶將一壺水燒開；（3）一臺正在運轉中的電風扇；（4）一個人用錘子敲打一根鐵條；（5）一個在地面上轉動的陀螺，速度不斷減??；（6）一位同學撿起一塊石頭，向遠處扔去；（7）一個蕩秋千的人搖擺幅度越來越??；（8）在水平馬路上行駛的汽車，發動機熄火后，速度越來越小，最終停止；（9）子彈從槍中放射出去，射穿靶子，射入墻里；（10）用柴油水泵把水從井里抽上來澆地。精品課件！精品課件！答案：（1）火柴的化學能轉化為熱力學能；（2）太陽能轉化為水的熱力學能；（3）電能轉化為機械能和熱力學能；（4）人的化學能轉化為熱力學能；