給大家分享一下【高中物理】熱力學(xué)三定律的總結(jié)! 為您提供日常考試、高考解題思路。 希望對您有所幫助。
熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律。
熱力學(xué)第二定律有幾種表達(dá)方式:克勞修斯表示,熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體,但不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞到低溫物體。高溫物體; 開爾文-普朗克指出,不可能從單一熱源吸收熱量并將這種熱量完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他效應(yīng)。 還有熵增加的說法:孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會減少。
熱力學(xué)第三定律通常表示,在絕對零時,所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零,或者說絕對零(T=0)是無法達(dá)到的。
第一定律
熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律。 自從焦耳用無可辯駁的、精確的實驗結(jié)果證明了機(jī)械能、電能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換滿足守恒定律以來,人們就相信能量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律。
內(nèi)容
熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能U增量等于外界傳遞給它的熱量Q與外界對其所做的功A之和。 (如果一個系統(tǒng)與其環(huán)境隔離,則其內(nèi)能不會改變。)
象征性規(guī)則
熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式也適用于物體對外做功、向外界散熱、減少內(nèi)能的情況。 因此,在使用:△E=-W+Q時,通常有以下規(guī)定:
①外界對系統(tǒng)確實做功,A>0,即W為正值。
②系統(tǒng)對外界確實有效,A
③系統(tǒng)從外界吸收熱量,Q>0,即Q為正值
④系統(tǒng)向外界釋放熱量,Q
⑤系統(tǒng)內(nèi)能增大,△U>0,即△U為正值
⑥系統(tǒng)內(nèi)能量減少,△U
理解
從三個方面來理解
1. 如果物體的內(nèi)能僅通過做功而改變,則內(nèi)能的變化可以通過做功的量來測量。 此時,系統(tǒng)內(nèi)能的增加(或減少)量△U等于外部環(huán)境對物體(或物體對外部世界)所做的功的值,即△ U=A
2.如果物體的內(nèi)能僅通過熱傳遞而改變,則內(nèi)能的變化可以通過傳遞的熱量來測量。 此時高中物理熱力學(xué)定律高中物理熱力學(xué)定律,系統(tǒng)內(nèi)能的增加(或減少)△U等于對外吸收(或向外界釋放)熱量Q值,即△U=Q
3、在做功和傳熱并存的過程中,系統(tǒng)內(nèi)能的變化是由做功和傳遞的熱量共同決定的。 此時,系統(tǒng)內(nèi)能的增量ΔU等于從外界吸收的熱量Q與外界對系統(tǒng)所做的功A之和。 即△U=A+Q
能源守恒定律
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)換為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一種物體。 在傳遞和轉(zhuǎn)化過程中,能量總量保持不變。
能源多樣性
物體的運(yùn)動有機(jī)械能,分子的運(yùn)動有內(nèi)能,電荷有電能,原子核內(nèi)部的運(yùn)動有原子能等等。可見,自然界中不同的能量形式對應(yīng)著不同的運(yùn)動形式。
不同形式的能量轉(zhuǎn)換
“摩擦生熱”是機(jī)械能克服摩擦做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能; 當(dāng)水壺里的水沸騰時,水蒸氣對壺蓋做功,將壺蓋抬起,表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能; 電流通過電熱絲所做的功可以將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 這些例子說明,不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,而這個轉(zhuǎn)化過程是通過做功來完成的。
能量守恒的意義
1、能量的轉(zhuǎn)換和守恒是分析和解決問題極其重要的方法。 它比機(jī)械能守恒定律更常見。 例如,當(dāng)物體在空氣中下落并遇到阻力時,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)的三大發(fā)現(xiàn)之一。 也鄭重宣告第一類永動機(jī)的幻想徹底破滅。
3、能量守恒定律是認(rèn)識和改造自然的有力武器。 該定律連接了廣泛的自然科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。
第一種永動機(jī)
第一類永動機(jī)是不消耗任何能量但能連續(xù)對外做功的機(jī)器。它不可能存在,因為它違反了能量守恒定律
第二定律
有幾種表達(dá)方式:
克勞修斯指出→熱量可以自發(fā)地從溫度較高的物體傳遞到溫度較低的物體,但不能自發(fā)地從溫度較低的物體傳遞到溫度較高的物體;
開爾文-普朗克陳述→不可能從單一熱源吸收熱量并將該熱量完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響。
關(guān)系
熱力學(xué)第二定律的兩個表達(dá)式(前兩個)看似無關(guān),但實際上它們是等價的,即一個可以從另一個推導(dǎo)出來。
意義
熱力學(xué)第二定律的每一個表達(dá)式都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性,使人們認(rèn)識到自然界中發(fā)生的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程是有方向性的。
微觀意義
所有自然過程總是朝著分子熱運(yùn)動無序性增加的方向進(jìn)行。
2型永動機(jī)(不可能制造)
只從單一熱源吸收熱量并將其完全轉(zhuǎn)化為有用功而不引起其他變化的熱機(jī)。
△第二類永動機(jī)的效率為100%。 雖然并不違反能量守恒定律,但大量事實證明,在任何情況下,熱機(jī)都不可能只有一個熱源。 熱機(jī)必須不斷地將吸收的熱量轉(zhuǎn)化為有用功。 ,它不可避免地會將部分熱量傳遞給低溫物體,因此效率不會達(dá)到100%。 第二種永動機(jī)違反熱力學(xué)第二定律。
第三定律
熱力學(xué)第三定律通常指出,在絕對零時,任何純物質(zhì)的完美晶體的熵為零。 或者無法達(dá)到絕對零(T=0K或-273.15℃)。
RH 和EA 還提出了熱力學(xué)第三定律的另一種表達(dá)方式:沒有一個系統(tǒng)能夠通過有限步將其溫度降低到0K,這被稱為0K失效原理。
第零定律
熱力學(xué)第零定律:如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)都與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡,那么它們也必須處于熱平衡。 也就是說,熱平衡是傳遞的。
熱力學(xué)第零定律是熱力學(xué)三定律的基礎(chǔ),它定義了溫度。
(由于人類在三大定律之后才發(fā)現(xiàn)其重要性,故被稱為“零定律”)