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熱力學三大定律

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  如熱力學三大定律的名字的福,它有三個定律。下面是學習啦小編給大家整理的熱力學三大定律,供大家參閱!

  熱力學第零定律

  熱力學第零定律:如果兩個熱力學系統(tǒng)均與第三個熱力學系統(tǒng)處于熱平衡,那么它們也必定處于熱平衡 。也就是說熱平衡是遞傳的。

  熱力學第零定律是熱力學三大定律的基礎,它定義了溫度。

  (因為在三大定律之后,人類才發(fā)現(xiàn)其重要性,故稱為“第零定律”)

  熱力學第一定律

  熱力學第一定律也就是能量守恒定律。

  內(nèi)容

  一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它做功的和。(如果一個系統(tǒng)與環(huán)境孤立,那么它的內(nèi)能將不會發(fā)生變化。)

  表達式:△U=W+Q

  符號規(guī)律:熱力學第一定律的數(shù)學表達式也適用于物體對外做功,向外界散熱和內(nèi)能減少的情況,因此在使用:△U=W+Q時,通常有如下規(guī)定:

  ①外界對系統(tǒng)做功,W>0,即W為正值。

 ?、谙到y(tǒng)對外界做功,也就是外界對系統(tǒng)做負功,W<0,即W為負值

  ③系統(tǒng)從外界吸收熱量,Q>0,即Q為正值

 ?、芟到y(tǒng)從外界放出熱量,Q<0,即Q為負值

  ⑤系統(tǒng)內(nèi)能增加,△U>0,即△U為正值

  ⑥系統(tǒng)內(nèi)能減少,△U<0,即△U為負值

  理解

  從三方面理解

  1.如果單純通過做功來改變物體的內(nèi)能,內(nèi)能的變化可以用做功的多少來度量,這時物體內(nèi)能的增加(或減少)量△U就等于外界對物體(或物體對外界)所做功的數(shù)值,即△U=W

  2.如果單純通過熱傳遞來改變物體的內(nèi)能,內(nèi)能的變化可以用傳遞熱量的多少來度量,這時物體內(nèi)能的增加(或減少)量△U就等于外界吸收(或對外界放出)熱量Q的數(shù)值,即△U=Q

  3.在做功和熱傳遞同時存在的過程中,物體內(nèi)能的變化,則要由做功和所傳遞的熱量共同決定。在這種情況下,物體內(nèi)能的增量△U就等于從外界吸收的熱量Q和對外界做功W之和。即△U=W+Q

  能量守恒定律

  內(nèi)容

  能量既不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體。

  能量的多樣性

  物體運動具有機械能、分子運動具有內(nèi)能、電荷具有電能、原子核內(nèi)部的運動具有原子能等等,可見,在自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應。

  不同形式的能量的轉化

  “摩擦生熱”是通過克服摩擦力做功將機械能轉化為內(nèi)能;水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起,表明內(nèi)能轉化為機械能;電流通過電熱絲做功可將電能轉化為內(nèi)能。這些實例說明了不同形式的能量之間可以相互轉化,且這一轉化過程是通過做功來完成的。

  能量守恒的意義

  1.能的轉化與守恒是分析解決問題的一個極為重要的方法,它比機械能守恒定律更普遍。例如物體在空中下落受到阻力時,物體的機械能不守恒,但包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量守恒。

  2.能量守恒定律是19世紀自然科學中三大發(fā)現(xiàn)之一,也莊重宣告了第一類永動機幻想的徹底破滅。

  3.能量守恒定律是認識自然、改造自然的有力武器,這個定律將廣泛的自然科學技術領域聯(lián)系起來。

  第一類永動機(不可能制成)

  不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器。

  其不可能存在,因為違背的能量守恒定律

  熱力學第二定律

  熱力學第二定律有幾種表述方式:

  克勞修斯表述熱量可以自發(fā)地從較熱的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發(fā)地從較冷的物體傳遞到較熱的物體;開爾文-普朗克表述不可能從單一熱源吸取熱量,并將這熱量變?yōu)楣?,而不產(chǎn)生其他影響。熵表述隨時間進行,一個孤立體系中的熵總是不會減少。

  關系

  熱力學第二定律的兩種表述(前2種)看上去似乎沒什么關系,然而實際上他們是等效的,即由其中一個,可以推導出另一個。

  意義

  熱力學第二定律的每一種表述,揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性,使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。

  微觀意義

  一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。

  第二類永動機(不可能制成)

  只從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C。

  ∵第二類永動機效率為100%,雖然它不違法能量守恒定律,但大量事實證明,在任何情況下,熱機都不可能只有一個熱源,熱機要不斷地把吸取的熱量變成有用的功,就不可避免地將一部分熱量傳給低溫物體,因此效率不會達到100%。第二類永動機違反了熱力學第二定律。

  熱力學第三定律

  熱力學第三定律通常表述為絕對零度時,所有純物質的完美晶體的熵值為零?;蛘呓^對零度(T=0K)不可達到。

  R.H.否勒和E.A.古根海姆還提出熱力學第三定律的另一種表述形式:任何系統(tǒng)都不能通過有限的步驟使自身溫度降低到0k,稱為0K不能達到原理。

  

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熱力學三大定律

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