熱力學(xué)三大定律

時(shí)間：2017-04-28 14:39:12 玉蓮928由分享

　　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(shuō)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：

　?、偻饨鐚?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

　　④系統(tǒng)從外界放出熱量，Q<0，即Q為負(fù)值

　?、菹到y(tǒng)內(nèi)能增加，△U>0，即△U為正值

　?、尴到y(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(guò)做功來(lái)改變物體的內(nèi)能，內(nèi)能的變化可以用做功的多少來(lái)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(guò)熱傳遞來(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這些實(shí)例說(shuō)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(guò)程是通過(guò)做功來(lái)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(wèn)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(lái)。

　　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Γ划a(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(méi)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(guò)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(guò)程都具有方向性。

　　微觀意義

　　一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)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。