高中物理学习热力学三定律

2016-12-09 14:52:43 　来源：网络整理

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　　热力学先进定律是能量守恒定律。热力学第二定律有几种表述方式：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。以及熵增表述：孤立系统的熵永不减小。热力学第三定律通常表述为少有零度时，所有纯物质的优秀晶体的熵值为零，或者少有零度（T=0）不可达到。
　　
　　先进定律
　　
　　热力学先进定律也就是能量守恒定律。自从焦耳以无以辩驳的准确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，人们就认为能量守恒定律是自然界的一个普遍的基本规律。
　　
　　内容
　　
　　一个热力学系统的内能U增量等于外界向它传递的热量Q与外界对它做功A的和。（如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。）
　　
　　符号规律
　　
　　：热力学先进定律的数学表达式也适用于物体对外做功，向外界散热和内能减少的情况，因此在使用：△E=-W+Q时，通常有如下规定：
　　
　　①外界对系统做功，A>0,即W为正值。
　　
　　②系统对外界做功，A<0,即W为负值。
　　
　　③系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值
　　
　　④系统从外界放出热量，Q<0，即Q为负值
　　
　　⑤系统内能增加，△U>0，即△U为正值
　　
　　⑥系统内能减少，△U<0，即△U为负值
　　
　　理解
　　
　　从三方面理解
　　
　　1.如果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，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界对物体（或物体对外界）所做功的数值，即△U=A
　　
　　2.如果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，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界吸收（或对外界放出）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共同决定。在这种情况下，系统内能的增量△U就等于从外界吸收的热量Q和外界对系统做功A之和。即△U=A+Q
　　
　　符号规律
　　
　　：热力学先进定律的数学表达式也适用于物体对外做功，向外界散热和内能减少的情况，因此在使用：△E=-W+Q时，通常有如下规定：
　　
　　①外界对系统做功，A>0,即W为正值。
　　
　　②系统对外界做功，A<0,即W为负值。
　　
　　③系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值
　　
　　④系统从外界放出热量，Q<0，即Q为负值
　　
　　⑤系统内能增加，△U>0，即△U为正值
　　
　　⑥系统内能减少，△U<0，即△U为负值
　　
　　理解
　　
　　从三方面理解
　　
　　1.如果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，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界对物体（或物体对外界）所做功的数值，即△U=A
　　
　　2.如果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，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界吸收（或对外界放出）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共同决定。在这种情况下，系统内能的增量△U就等于从外界吸收的热量Q和外界对系统做功A之和。即△U=A+Q
　　
　　热力学第二定律有几种表述方式：
　　
　　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）看上去似乎没什么关系，然而实际上他们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个。
　　
　　热力学三大定律意义
　　
　　热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
　　
　　热力学第二定律的英文解释是熵是趋向于总体增大,比如1L90度水(A)和1L10度水(B)融合,不会是A的温度增加而 B的温度减小，因为如此的话，总体的熵增加有限。如果A温度降但B温度升高一点，其总体的熵的增加要更大。
　　
　　热力学三大定律微观意义
　　
　　一切自然过程总是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，但大量事实证明，在任何情况下，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，就不可避免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。
　　
　　达到。
　　
　　第三定律
　　
　　热力学第三定律通常表述为少有零度时，所有纯物质的优秀晶体的熵值为零。或者少有零度（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：任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，称为0K不能达到原理。