熱力學第一定律的內容是:一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它做的功的和。熱力學第二定律的內容是:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響;不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響;不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。熱力學第三定律的內容是:純物質的絕對零度是一永遠達不到的態(tài),其溫度壓強不可用有限小數(shù)表示。
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熱力學第一定律的內容是能量守恒定律,即熱能從高溫物體傳到低溫物體時,不能無中生有地產生。下面是一個例題:
假設有一個封閉系統(tǒng),包括一個熱源和一個絕熱容器。容器中裝有一些理想氣體。現(xiàn)在,將容器中的氣體加熱,使氣體溫度升高。在這個過程中,氣體吸收了熱量Q,并對外做了功W。根據(jù)熱力學第一定律,我們可以得到:
ΔU = Q + W
在加熱過程中,ΔU是氣體的內能變化量。由于氣體溫度升高,分子平均動能增加,所以ΔU為正值。
現(xiàn)在假設容器突然破裂,氣體開始向一個絕熱的隔板噴出。在這個過程中,氣體釋放了熱量Q并對外做了功W'。根據(jù)熱力學第一定律,我們可以得到:
ΔU' = -Q - W'
由于氣體釋放了熱量并對外做了功,所以ΔU'為負值。
因此,通過比較這兩個過程的結果,我們可以得出結論:在封閉系統(tǒng)中,熱力學第一定律保證了能量的守恒和轉化。在絕熱系統(tǒng)中,我們無法從外界獲取或釋放能量,因為系統(tǒng)與外界沒有進行任何形式的能量交換。