高中能量守恒定律的三种表达式分别为:
1. 热力学第一定律:物体内能的增量等于物体吸收的热量和对物体所作的功。即ΔU=Q+W。
2. 动量守恒定律:相互作用的物体,如果不受外力,或所受的外力之和为零,那么他们的动量保持不变。可以表述为:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
3. 能量守恒定律: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其总量不变。
其中,热力学第一定律是最基本的能量守恒定律。在热学中,能量守恒定律可以用来解释热现象。
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题目:一个电热水壶接通电源后,将水加热至沸腾,在此过程中,电热丝产生的热量全部被水吸收。已知电热丝的电阻为R,水的质量为m,水的初温为t1,末温为t2(t2>t1),求此过程中水吸收的热量Q。
解:根据能量守恒定律,电热丝产生的热量全部被水吸收,即Q=E=Q_{电热丝}=Q_{水}。
又因为Q=I^{2}Rt,其中I是电流,R是电热丝电阻,t是加热时间,所以有I^{2}Rt=Q_{水}。
由于水的质量已知,水的初温已知,末温也已知,所以可以求出水的比热容c和水的温度变化Δt。
最后根据Q_{水}=mcΔt,其中m是水的质量,c是水的比热容,Δt是水的温度变化,即可求出水吸收的热量Q。
综上所述,此过程中水吸收的热量Q可以通过能量守恒定律和水的比热容、质量、温度变化的关系求解。