能量守恒的三個表達式如下:
1. 動能守恒:在沒有外力做功時,物體動能與勢能相互轉化,但總量不變。表達式為:Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2。
2. 熱力學第一定律:在一個熱力過程中,物體系統內能的變化,等于物體所吸收(或消耗)的熱量和對環境所做的功。表達式為:ΔU = Q + W。
3. 熱力學第二定律:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響;不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響,或不可能用單一準靜態過程將物質的自然熵變為負值。這個定律在宏觀領域仍然普遍適用。
以上就是能量守恒的三個表達式的具體內容,希望對您有所幫助。
假設在一個封閉的系統中,有一個電熱器(電阻器)和一個水壺。電熱器產生熱量,這些熱量被傳遞到水壺中,使水壺中的水升溫。在這個系統中,能量守恒的表達式可以表示為:
Q = mcΔT
其中,Q是電熱器產生的熱量,m是水的質量,c是水的比熱容,ΔT是水的溫度變化。
在一個晴朗的夏日,小明在家中燒開水。他使用了一個功率為1000瓦的電熱器來加熱水壺中的水。假設電熱器在單位時間內產生的熱量為1000焦耳,而水的比熱容為4.2 x 10^3焦耳/千克·攝氏度。
根據能量守恒的表達式Q = mcΔT,我們可以計算出水的質量m和溫度變化ΔT。假設初始水溫為20攝氏度(即293開爾文),最終水溫為100攝氏度(即373開爾文)。那么:
初始能量:Q = mc(T1 - T0) = 4.2 x 10^3 x 0.5 x (293 - 20) = 5.6 x 10^5焦耳
最終能量:Q = mc(T2 - T1) = 4.2 x 10^3 x 1 x (373 - 100) = 1.2 x 10^6焦耳
由于能量不能被創造或消失,所以最終能量必須等于初始能量。因此,我們可以得出結論:在這個系統中,能量守恒得到了驗證。
希望這個例子能夠幫助你理解能量守恒的基本概念!