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熱力學(xué)三大定律

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  如熱力學(xué)三大定律的名字的福,它有三個(gè)定律。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家整理的熱力學(xué)三大定律,供大家參閱!

  熱力學(xué)第零定律

  熱力學(xué)第零定律:如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)均與第三個(gè)熱力學(xué)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(xué)第零定律是熱力學(xué)三大定律的基礎(chǔ),它定義了溫度。

  (因?yàn)樵谌蠖芍?,人類才發(fā)現(xiàn)其重要性,故稱為“第零定律”)

  熱力學(xué)第一定律

  熱力學(xué)第一定律也就是能量守恒定律。

  內(nèi)容

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

  表達(dá)式:△U=W+Q

  符號(hào)規(guī)律:熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式也適用于物體對(duì)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(shí),通常有如下規(guī)定:

  ①外界對(duì)系統(tǒng)做功,W>0,即W為正值。

 ?、谙到y(tǒng)對(duì)外界做功,也就是外界對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功,W<0,即W為負(fù)值

 ?、巯到y(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(fù)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(fù)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(shí)物體內(nèi)能的增加(或減少)量△U就等于外界對(duì)物體(或物體對(duì)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(shí)物體內(nèi)能的增加(或減少)量△U就等于外界吸收(或?qū)ν饨绶懦?熱量Q的數(shù)值,即△U=Q

  3.在做功和熱傳遞同時(shí)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(duì)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(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。

  能量的多樣性

  物體運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)具有內(nèi)能、電荷具有電能、原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。

  不同形式的能量的轉(zhuǎn)化

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

  能量守恒的意義

  1.能的轉(zhuǎn)化與守恒是分析解決問題的一個(gè)極為重要的方法,它比機(jī)械能守恒定律更普遍。例如物體在空中下落受到阻力時(shí),物體的機(jī)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(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)之一,也莊重宣告了第一類永動(dòng)機(jī)幻想的徹底破滅。

  3.能量守恒定律是認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力武器,這個(gè)定律將廣泛的自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來。

  第一類永動(dòng)機(jī)(不可能制成)

  不消耗任何能量卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器。

  其不可能存在,因?yàn)檫`背的能量守恒定律

  熱力學(xué)第二定律

  熱力學(xué)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(shí)間進(jìn)行,一個(gè)孤立體系中的熵總是不會(huì)減少。

  關(guān)系

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

  意義

  熱力學(xué)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(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)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(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。

  第二類永動(dòng)機(jī)(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(jī)。

  ∵第二類永動(dòng)機(jī)效率為100%,雖然它不違法能量守恒定律,但大量事實(shí)證明,在任何情況下,熱機(jī)都不可能只有一個(gè)熱源,熱機(jī)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(huì)達(dá)到100%。第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律。

  熱力學(xué)第三定律

  熱力學(xué)第三定律通常表述為絕對(duì)零度時(shí),所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零?;蛘呓^對(duì)零度(T=0K)不可達(dá)到。

  R.H.否勒和E.A.古根海姆還提出熱力學(xué)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(dá)到原理。

  

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熱力學(xué)三大定律

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