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【高中物理】热力学三大定律总结!一定要看!

   日期:2024-12-05     来源:www.hjexys.com    浏览:725    
文章简介:热力学第肯定律是能量守恒定律。热力学第二定律有几种表述方法: 克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体;开尔文-普朗克表述为不可能从单一热源吸取热量,并将这热量完全变为功,...

热力学第肯定律是能量守恒定律。

热力学第二定律有几种表述方法: 克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体;开尔文-普朗克表述为不可能从单一热源吸取热量,并将这热量完全变为功,而不产生其他影响。与熵增表述:孤立系统的熵永不减小。

热力学第三定律一般表述为绝对零度时,所有纯物质的完美晶体的熵值为零, 或者绝对零度(T=0)不可达到。

第肯定律

热力学第肯定律也就是能量守恒定律。自从焦耳以无以辩驳的精准实验结果证明机械能、电能、内能之间的转化满足守恒关系之后,大家就觉得能量守恒定律是自然界的一个常见的基本规律。

内容
一个热力学系统的内能U增量等于外面向它传递的热量Q与外面对它做功A的和。(假如一个系统与环境孤立,那样它的内能将不会发生变化。)

符号规律
热力学第肯定律的数学表达式也适用于物体对外做功,向外面散热和内能降低的状况,因此在用:△E=-W+Q时,一般有如下规定:
①外面对系统做功,A>0,即W为正值。

②系统对外面做功,A<0,即W为负值。
③系统从外面吸收热量,Q>0,即Q为正值
④系统从外面放出热量,Q<0,即Q为负值
⑤系统内能增加,△U>0,即△U为正值
⑥系统内能降低,△U<0,即△U为负值

理解
从三方面理解
1.假如单纯通过做功来改变物体的内能,内能的变化可以用做功的多少来度量,这个时候系统内能的增加(或降低)量△U就等于外面对物体(或物体对外面)所做功的数值,即△U=A

2.假如单纯通过热传递来改变物体的内能,内能的变化可以用传递热量的多少来度量,这个时候系统内能的增加(或降低)量△U就等于外面吸收(或对外面放出)热量Q的数值,即△U=Q

3.在做功和热传递同时存在的过程中,系统内能的变化,则要由做功和所传递的热量一同决定。在这样的情况下,系统内能的增量△U就等于从外面吸收的热量Q和外面对系统做功A之和。即△U=A+Q

能量守恒定律

能量既不可以凭空产生,也不可以凭空消失,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另一个物体,在转移和转化的过程中,能量的总量不变。

能量的多样性

物体运动具备机械能、分子运动具备内能、电荷具备电能、原子核内部的运动具备原子能等等,可见,在自然界中不一样的能量形式与不一样的运动形式相对应。

不同形式的能量转化

"摩擦生热"是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能。这类实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的。

能量守恒的意义

1.能的转化与守恒是剖析解决问题的一个极为要紧的办法,它比机械能守恒定律更常见。比如物体在空中下落遭到阻力时,物体的机械能不守恒,但包含内能在内的总能量守恒。

2.能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一,也庄重宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。

3.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器,这个定律将广泛的自然科技范围联系起来。

第一类永动机

第一类永动机是不消耗任何能量却可以源源不断地对外做功的机器。其不可能存在,由于违背的能量守恒定律

 

第二定律

有几种表述方法:
克劳修斯表述 → 热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体;

开尔文-普朗克表述 → 不可能从单一热源吸取热量,并将这热量完全变为功,而不产生其他影响。

关系
热力学第二定律的两种表述(前2种)看起来好像没什么关系,然而事实上他们是等效的,即由其中一个,可以推导出另一个。

意义
热力学第二定律的每一种表述,揭示了很多分子参与的宏观过程的方向性,使大家认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具备方向性。

微观意义
所有自然过程一直沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

第二类永动机(不可能制成)
只从单一热源吸收热量,使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。

第二类永动机效率为100%,虽然它不违反能量守恒定律,但很多事实证明,在任何状况下,热机都不可能只有一个热源,热机要不断地把吸取的热量变成有用的功,就不可防止地将一部分热量传给低温物体,因此效率不会达到100%。第二类永动机违反了热力学第二定律。

 

第三定律

热力学第三定律一般表述为绝对零度时,所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或者绝对零度(T=0K即-273.15℃)不可达到。

R.H.否勒和E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式:任何系统都不可以通过有限的步骤使自己温度减少到0K,称为0K不可以达到原理。

 

第零定律

热力学第零定律:假如两个热力学系统均与第三个热力学系统处于热平衡,那样它们也一定处于热平衡 。也就是说热平衡是递传的。

热力学第零定律是热力学三大定律的基础,它概念了温度。

 

 

 

 

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