第三章第二节能量守恒

1、中职中职 物理物理 第三单元第三单元 热现象及应用热现象及应用热力学第一定律 能量守恒定律天坤皖北经济技术学校 耿继红 改变系统内能的两种方式做功做功热传递热传递（外界对物外界对物体做功）体做功）（物体对（物体对外界做功外界做功）（物体从（物体从外界吸热）外界吸热）（物体对（物体对外界放热）外界放热）内能增加内能增加内能减少内能减少内能增加内能增加内能减少内能减少对内对内对外对外吸热吸热放热放热1做功和热传递的区别（1 1）做功改变内能：实质上是其它形式的）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能之间转化能和内能之间转化（2 2）热传递：实质上是各物体间内能的转移）热传递：实质上是各物体间内能

2、的转移（3 3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的）做功和热传递在改变内能效果上是等效的一一.热力学第一定律：热力学第一定律：1、内容：、内容：一个热力学系统的内能增一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和它所做的功的和2、表达式：、表达式：U=Q+W物理量符号意义符号意义W+Q+UU+外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少课堂练习 一定质量的气体从外界吸收热量一定质量的气体从外界吸收热量2.6105J,热热力学能增加力学能增加4.2105J,是气体对外界做功，还是外是气体对外界做功，还是外界对气体做功

3、？做了多少功界对气体做功？做了多少功?解：由热力学第一定律公式：解：由热力学第一定律公式：E=Q+W,得：得：W=E-Q=4.2105-2.6105J =1.6105J 答：答：W0，表示外界对气体做功。，表示外界对气体做功。二二.能量守恒定律能量守恒定律1.自然界中存在不同形式的能2.不同形式的能之间可以相互转化机械能、热力学能、电能、磁能、光能、核能、机械能、热力学能、电能、磁能、光能、核能、化学能、太阳能等等化学能、太阳能等等 能量既不会凭空产生，也不会凭能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式空消失，它只能从一种形式转化转化为另为另一种形式，或者从一个物体一种形式，或者从一

4、个物体转移转移到别到别的物体，在转化或转移的过程中其能的物体，在转化或转移的过程中其能量量保持不变量量保持不变.3.能量守恒定律：4.能量守恒定律的重要性（1）是一个普遍适用的定律比机械能守恒定律应用更广力学、热学、电学、光学、化学、生物学.泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在（2）将各种现象联系在一起 （3）指导着人们的生产、科研（4）19世纪自然科学三大发现之一细胞学说；生物进化论（5）.与热力学第一定律的关系热力学第一定律是只研究内能与其它形式的能发生转化时的能量守恒关系.三三.永动机不可能制成永动机不可能制成1.第一类永动机第一类永动机不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器制

5、造永动机的千万次努力都以失败而告终2.第一类永动机不可能制成第一类永动机不可能制成违背了能量守恒定律中职中职 物理物理 第三单元第三单元 热现象及应用热现象及应用电冰箱的工作原理电冰箱的制电冰箱的制冷系统主要包冷系统主要包括蒸发器、冷括蒸发器、冷凝器、毛细管、凝器、毛细管、干燥过滤器和干燥过滤器和压缩机压缩机 、电冰箱制冷系统的结构原理：、电冰箱制冷系统的结构原理： 蒸发器蒸发器 毛细管毛细管 干燥过滤器干燥过滤器 压缩机压缩机 冷凝器冷凝器 电冰箱由电冰箱由箱体、制冷箱体、制冷系统、控制系统、控制系统三部分系统三部分组成。组成。 、常见电冰箱外观示意图：、常见电冰箱外观示意图： 单门电冰单门

6、电冰箱、箱、双门电冰箱、多门电冰箱双门电冰箱、多门电冰箱 单单门门电电冰冰箱箱的的实实物物结结构构图图： 单门电冰箱从外形单门电冰箱从外形上看比较小巧，只上看比较小巧，只有一个蒸发器，能有一个蒸发器，能存存 放少量食物。放少量食物。它的蒸发器有内藏式和外露式两种。蒸发器蒸发器接水盘接水盘温控器温控器电冰箱箱门电冰箱箱门 钢板钢板果菜盒果菜盒冷凝器冷凝器压缩机压缩机单门电冰单门电冰箱采用空箱采用空气自然对气自然对流的降温流的降温方式，箱方式，箱内温度不内温度不均匀，蒸均匀，蒸发器易结发器易结霜。霜。双门电冰箱的实物结构图：双门电冰箱的实物结构图： 早期的电冰箱早期的电冰箱 目前流行的电冰箱目前流

7、行的电冰箱 冷冻室蒸发器冷冻室蒸发器冷藏室蒸发器冷藏室蒸发器冷冻室冷冻室(-(-6 6o oC C-18-18oC) )和冷藏室和冷藏室(0(0o oC C1010oC) )的蒸发器直的蒸发器直接吸收食物接吸收食物和箱内周围和箱内周围空气的热量，空气的热量，实现制冷。实现制冷。这类电冰箱这类电冰箱冷冻和冷藏冷冻和冷藏室各有一个室各有一个蒸发器。蒸发器。 冷藏室采用冷藏室采用空气空气自然对流降自然对流降温方式温方式 ，冷冻室采用冷冻室采用强制强制对流降温方对流降温方式式 、电冰箱上的标示、电冰箱上的标示： B B表示家用电冰箱表示家用电冰箱表示四星级电冰箱表示四星级电冰箱191191表示电冰箱容

8、积为表示电冰箱容积为191L191LC C表示冷藏箱，表示冷藏箱，D D表示冷冻箱，表示冷冻箱，CDCD表示冷藏冷冻箱表示冷藏冷冻箱此电冰箱此电冰箱上的标示上的标示表示本电表示本电冰箱冰箱为家用冷为家用冷藏冷冻式藏冷冻式191L191L四星四星级电冰箱级电冰箱电冰箱星级规定电冰箱星级规定星级符号冷冻室温度(oC)冷冻室储藏期一星不高于-6（-6）7天二星不高于-12（-12）1个月高二星不高于-15（-15）1.8个月三星低于-18（-18）3个月四星低于-24（-24）68个月*电冰箱型号表示方法和含义电冰箱型号表示方法和含义BCD225WU产品代号产品代号:（家用（家用电冰箱为电冰箱为B）

9、用途分类代号：用途分类代号：冷藏箱为冷藏箱为C，冷，冷冻箱为冻箱为D，冷藏，冷藏冷冻箱为冷冻箱为CD.规格代号，规格代号，有效容积，有效容积，用阿拉伯用阿拉伯数字表示，数字表示，单位为升。单位为升。有霜电有霜电冰箱不冰箱不表示，表示，无霜电无霜电冰箱用冰箱用W表示。表示。改进设计改进设计序号，用序号，用大写英文大写英文字母表示字母表示电冰箱工作原理电冰箱工作原理 电冰箱的组成：电冰箱的制冷系统主要包括蒸发器、冷电冰箱的组成：电冰箱的制冷系统主要包括蒸发器、冷凝器、毛细管、干燥过滤器和压缩机。凝器、毛细管、干燥过滤器和压缩机。 电冰箱的工作原理：电冰箱的工作原理：. .制冷剂气体经压缩机压缩为高

10、温高压的过热蒸气，并经制冷剂气体经压缩机压缩为高温高压的过热蒸气，并经压缩机的排气管进入冷凝器，过热蒸气在冷凝器中冷凝为高压缩机的排气管进入冷凝器，过热蒸气在冷凝器中冷凝为高温中压的液体。温中压的液体。. .高温中压的制冷剂液体经干燥过滤器过滤后进入毛细管，高温中压的制冷剂液体经干燥过滤器过滤后进入毛细管，经毛细管节流降压后由高温中压变为低温低压。经毛细管节流降压后由高温中压变为低温低压。. .低温低压的制冷剂液体在蒸发器中大量吸收外界热量而低温低压的制冷剂液体在蒸发器中大量吸收外界热量而汽化为饱和蒸气，实现制冷，然后在吸气管中变为低压蒸气，汽化为饱和蒸气，实现制冷，然后在吸气管中变为低压蒸气

11、，再被压缩机吸入维持循环再被压缩机吸入维持循环 。 克劳修斯克劳修斯(Clausius)(Clausius)表述表述: : 热量不能自动地从低温物体传向高温热量不能自动地从低温物体传向高温物体。物体。 高温物体外界补偿热量低温物体人工制冷：在制冷装置内完成热力循环的工质。在制冷装置内完成热力循环的工质。是是制冷机中的工作流体，它在制冷系统中制冷机中的工作流体，它在制冷系统中循环流动，循环流动， 通过自身热力状态的循环变通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。的目的。 在制冷装置内完成热力循环的工质。在制冷装置内完成热力循环的工质。是制

12、冷机中的工作是制冷机中的工作流体，它在制冷系统中循环流动，流体，它在制冷系统中循环流动， 通过自身热力状态通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。 一、制冷一、制冷从低于环境温度的物体中吸取热量，从低于环境温度的物体中吸取热量，并将其转移给环境介质的过程，称为并将其转移给环境介质的过程，称为制冷。制冷。实质：热量的转移的过程。实质：热量的转移的过程。 在制冷装置内完成热力循环的工质。在制冷装置内完成热力循环的工质。是制冷机中是制冷机中的工作流体，它在制冷系统中循环流动，的工作流体，它在制冷系统中循环流动， 通过自通过自

13、身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。达到制冷的目的。 氟利昂氟利昂优点：无味、不易燃易爆、毒性小、优点：无味、不易燃易爆、毒性小、等熵指数小、排气温度低，不腐蚀金属，等熵指数小、排气温度低，不腐蚀金属，分子量大。分子量大。 缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，渗透性强，易于泄漏而不被发现，含氟原渗透性强，易于泄漏而不被发现，含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光气气COCl2，价格高。，价格高。 适用：适用范围广。适用：适用范围广。 但氟里昂是一种但氟里昂

14、是一种“温室效应气体温室效应气体”，更危险的是它会，更危险的是它会破坏大气层中的臭氧。破坏大气层中的臭氧。8080年代，美国两位学者率先指出，年代，美国两位学者率先指出，CFCsCFCs（氟氯烃）在紫外线的作用下放出氯原子，氯原子（氟氯烃）在紫外线的作用下放出氯原子，氯原子与臭氧发生自由基链反应，一个氯原子就可以消耗上万与臭氧发生自由基链反应，一个氯原子就可以消耗上万个臭氧分子。个臭氧分子。特别需要指出的是，特别需要指出的是，CFCs的化学性质非常的化学性质非常稳定，排放的稳定，排放的CFCs可以稳定地到达平流层并在其中停留可以稳定地到达平流层并在其中停留40-150年，对臭氧层造成长久的破坏

15、。年，对臭氧层造成长久的破坏。科学家甚至在地科学家甚至在地球两极的上空发现臭氧空洞。球两极的上空发现臭氧空洞。 臭氧层的作用 根据根据19901990年蒙特利尔协议的规定，各年蒙特利尔协议的规定，各国都在寻找氟里昂的替代产品，这些产品国都在寻找氟里昂的替代产品，这些产品因符合环保要求而被称作因符合环保要求而被称作“绿色制冷剂绿色制冷剂”。 目前可能的产品有目前可能的产品有R407cR407c、R134aR134a、R152aR152a、 R410aR410a等等 。 1.做功装置做功装置压压 缩缩 机机压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体

16、，从外表上看只有压缩机进、排气管和一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。电动机引线。2.冷凝装置冷凝装置冷冷 凝凝 器器冷凝器的作用冷凝器的作用把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，通过散热冷凝为液体制冷剂。制冷剂通过散热冷凝为液体制冷剂。制冷剂从蒸发器中吸收的热量和压缩机产生从蒸发器中吸收的热量和压缩机产生的热量，被冷凝器周围的冷却介质所的热量，被冷凝器周围的冷却介质所吸收而排出系统。冷凝器在单位时间吸收而排出系统。冷凝器在单位时间内排出的热量称为冷凝负荷。制冷剂内排出的热量称为冷凝负荷。制冷剂冷凝为液体，经过三个放热过程。冷凝为液体，经过三个放

17、热过程。3. 3. 蒸发装置蒸发装置蒸蒸 发发 器器蒸发器的作用蒸发器的作用 蒸发器是制冷系统的主要换热装置。低温低压蒸发器是制冷系统的主要换热装置。低温低压制冷剂液体在其内蒸发制冷剂液体在其内蒸发( (沸腾沸腾) )变为蒸汽，吸收变为蒸汽，吸收被冷却物质的热量，使物质温度下降，达到冷被冷却物质的热量，使物质温度下降，达到冷冻、冷藏食品的目的，在空调器中，冷却周围冻、冷藏食品的目的，在空调器中，冷却周围的空气，达到对空气降温、除湿的作用的空气，达到对空气降温、除湿的作用. .蒸发器蒸发器内制冷剂的蒸发温度越低，被冷却物的温度也内制冷剂的蒸发温度越低，被冷却物的温度也越低越低. .在电冰箱中一般制冷剂的蒸发温度调整在在电冰箱中一般制冷剂的蒸发温度调整在-20-20-26-26，在空调器中调整在，在空调器中调整在5-85-8。4.节流装置节流装置毛细管、膨胀阀毛细管、膨胀阀当制冷剂流体通过一小孔时，一部分静压力转变当制冷剂流体通过一小孔时，一部分静压力转变为动压力，