0102热力学三大定律
摘 要 介绍了热力学三个定律和非平衡态热力学的发展过程及其
摘要介绍了热力学三个定律和非平衡态热力学的发展过程及其关系，并阐述了热力学定律和热力学量的含义。 关键词热力学不可逆过程热力学熵 化学是论述原子及其组合方式的科学。人们最初考察化学反应时，是把反应物放在一起，经过加热等手段，然后分析得到些什么产物，后来根据原子分子假说，有了“当量”的概念，建立了反应物与产物之间的一定联系。人们根据化学组分随条件的变化，发现了质量作用定律，引伸出化学平衡常数。运用热力学定律，人们开始掌握从热力学函数去计算化学平衡常数的方法，并且可以对化学反应的方向作出判断，诞生了化学热力学。 化学现象是由反应速率表征的，只有在非平衡条件下化学反应过程才会呈现出非零的反应速率。因此，化学现象本身是一种非平衡现象。化学热力学应属于非平衡热力学(也即不可逆过程热力学)的范畴。但是，传统热力学虽然从科学体系来看，的确是严谨而完美的；严格来讲，整部经典热力学并不涉及“时间”和“空间”，它主要限于研究平衡态和可逆过程，其主要原因是长期以来整个非平衡热力学缺乏一个较为令人满意的理论。现实世界发生的变化却不可避免地涉及到时间上的演化和空间上的不均匀性，这种变化都是不可逆的。对非平衡的不可逆过程，经典热力学仅仅提供了一个关于熵(或自由能)的不等式，要对非平衡过程作定量描述，必须寻找适当的等式代替上述不等式。 还有一点应指出，由于传统的化学热力学只涉及平衡问题，因此几乎和化学动力学不发生关系。非平衡化学反应的热力学必定要与非平衡的化学过程相联系，热力学不再能和动力学相分离，动力学因素(如催化剂)有可能在热力学上起作用，如何把化学热力学和化学动力学有机地结合起来是值得研究的一个重要课题。 尽管线性非平衡态热力学理论对热传导、扩散等输运过程有主要应用，但对化学反应的应用却受到很大的限制，这是因为通常条件下的化学反应的流(反应速度)和力(反应亲和势)并不满足线性关系。化学反应的速率一般地说是浓度、温度等变量的非线性函数，化学反应体系是用三维线性方程描述的，本世纪60年代以来对非线性区的研究获得可喜的成果，并已形成了“非线性不可逆过程热力学”。 热力学是一门实验科学，又是牢固地以严格的代数为基础的领域。热力学是由一群方程式和一些不等式构成的，这些方程式和不等式将某些类型的可测物理量相互联系起来。著名的量子化学家美国波士顿学院教授潘毓刚曾说古典热力学有千万个公式，而量子力学只有一个公式--薛定谔方程，任何一个热力学方程都是很有用的，因为某些量比另一些量容易测量，通过测量易测之量，利用热力学方程式，就可以得出那个难测之量。 热力学的基本内容，就是论证几个抽象的热力学量的存在(温度、热力学能、熵)并研究热力学量之间的关系。 热力学中一个平衡系统完全由一组参量(体积、温度、熵)描述，我们总是认为这组参量是完整的。然而，人们评价热力学之所以有力和有独到之处，就在于它本质上的不完整性，这样一个系统在许多细节上还有大量不知道的这一事实，也许正是热力学家们引以自豪的根源。由于不要求系统内部知识的完整性，有了系统参量就可以精确地导出系统的值，充分利用已有的知识，促使成为可用的东西才是更富有成效的工作。 把热力学的基本原理用来研究化学现象以及和化学现象有关的物理现象，就称为化学热力学。 热力学第零定律正确的表述应为“热平衡具有传递性，由此，证明存在一个表征热平衡状念的态函数--温度。温度在热力学中时常出现，温度是一个极其特殊的物理量，两个物体的温度不能相加，若说某一温度为其它两个温度之和是毫无意义的，甚至，某温度的几倍，以某种单位来测量温度等等说法，也都缺乏明确的意义，严格讲，两个温度之间只有相等或不相等这种关系。测量、普通的观测，测量所得的即为该单位的倍数或小数，但
热力学三定律
热力学： 1.热力学第一定律：自然界中的一切物质都有能量，能量不可能被创造，也不 可能被消灭，但可以从一种形态转变为另一种形态；在能量的转换过程中能量的总量保持不变。 2.热力学第二定律： 克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价的从低温物体传至高温物体。 开尔文说法：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。 第二类永动机是不存在的。 3．热力学第三定律： 奈斯特定理：当温度趋于绝对温度时，任何物质系统中所发生的过程，其熵变也趋于零。 不可能通过有限过程将系统冷却至绝对零度。 绝对零度只能无限逼近，而不能最终达到。 4．热力学第零定律： 两个系统分别通过导热壁与第三个物体达热平衡，则这两个物体彼此间也必然达热平衡。 5．卡诺定理： （1）在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆卡诺机，其效率都相等，与工作物质无关。 （2）在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆热卡诺机，其效率必小于可逆机的效率。 燃气轮机： 工作原理：： 燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。 空气与燃料混合燃烧后的高温高压燃气推动涡轮做功带动发电机发电。 机械设计基础： 自由度：构件可能出现的独立运动的数目。对构建自由度的限制叫做约束。 零件—静连接—构件—运动副—机构—动静连接—机器—机械。 英语： 热能与动力工程—Thermal energy and power engineering 机械动力—Mechanical power 机械设计基础—Mechanical design basis 热力学—Thermodynamics 传热学—Heat-transfer 专业—major
从四大定律角度对热力学学习的认识
从四大定律角度对热力学学习的认识 2013级物理萃英班洪熹宇 摘要： 热力学是一门研究热运动的宏观理论，它与统计物理学的研究目的，都在于研究运动的规律，同时研究与热运动有关的物性，以及宏观物质系统的演化过程。但是它与统计物理学的研究方法上有着很大的不同，统计物理学侧重于从微观角度分析和解决问题，而热学的基础则是建立在宏观的基础上。它是一种唯象的宏观理论，具有较高的普适性和一般性。本文由学生在热力学学习过程中，将自己的体会与知识相结合，从四大定律着手给出学生对于热力学研究意义的思考和认识。 关键词：热力学三大定律，热平衡定律，能量守恒，自由能，熵，绝对零度 正文： 一、热力学四大定律的发现与形式 宏观角度看待问题的是经典的，因此热力学总是能给出一个条件给定系统的最终平衡状态的各个参数。人们在对热力学研究的基础上，总结出了热力学的三大定律，加上热平衡定律，便构成了热力学最主要的四个结论。 首先，能量守恒与转换定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。它指出，自然界中的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移（从一个物体传递到另一个物体），也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。这一规律成为能量守恒与转换定律。能量守恒与转换定律应用在热力学中，或者说应用在伴有热效应的各种过程中，便是热力学第一定律。历史上，焦耳在绝热过程中所做的两个实验，首先认识到外界对于系统所做的功，仅仅与系统的初态和末态是相关联的。在此人们定义了一个内能的概念，它的意义是，系统在末态和初态的内能之差，等于在过程中外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和，这便是热力学第一定律的数学表达形式。此外，在工程热力学上，热力学第一定律也可表述成“热是能的一种，机械能变热能或热能变机械能时，它们之间的比值是一定的”，或者“热可以变功，功可以变热。一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时必定出现与之相应量的热”。 其次，人们在各类实验基础上又发现了热力学第二定律。卡诺在研究中发现，各种热机运动最终都服从于卡诺关于可逆热机的两个定理。然而卡诺在热机工作过程的认知上并不正确，由此克劳修斯和开尔文分别提出了热力学第二定律的两种表述：开尔文提出了“利用无生命物质的作用，把物质任何部分冷到比它周围最冷的客体以下，以产生机械效应，这是不可能的”。现在表述为“不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功，而不产生其它影响”，克劳修斯提出了“不可能把热量，从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。”，二者分别从不同角度说明了热力学第二定律的实质，即任何与热现象有关的实际过程都有着其自发进行的方向，是不可逆的。这两种表述也可以相互进行逻辑上的论证，由此也发现了不同种类的不可逆过程本质上其实是可以互相进行推断的。特别的，在孤立系统下，由热力学第二定律可以推出重要的熵增加原理，为今后判断孤立系统的稳定平衡条件提供了依据。 随着科学研究的深入和对于低温条件获取的需要，人们在思考，究竟可不可以通过有限的过程实现绝对零度？20世纪初,人们通过对低温下热力学现象的研究,确定了物质熵值的零点,逐步建立起了热力学第三定律,进而提出了规定熵的概念,为解决一系列的热力学问题提供了极大的方便。热力学第三定律可以准确、简洁的表述为:0K时,任何完美晶体的熵值为0。也可以表达为，绝对零度不能达到。
热力学三大定律
热力学第一定律 热力学第一定律：也叫能量不灭原理，就是能量守恒定律。 简单的解释如下： ΔU = Q+ W 或ΔU=Q-W（目前通用这两种说法，以前一种用的多） 定义：能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。 基本内容：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。 普遍的能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现。热力学的基本定律之一。 热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一种表述方式。热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。 表征热力学系统能量的是内能。通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差，即UⅡ－UⅠ＝ΔU＝Q－W或Q＝ΔU＋W这就是热力学第一定律的表达式。如果除作功、传热外，还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z，则应为ΔU＝Q－W＋Z。当然，上述ΔU、W、Q、Z均可正可负（使系统能量增加为正、减少为负）。对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为 δQ＝dU＋δW因U是态函数，dU是全微分[1]；Q、W是过程量，δQ和δW只表示微小量并非全微分，用符号δ以示区别。又因ΔU或dU只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否平衡态无关。 热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器。显然，第一类永动机违背能量守恒定律。 热力学第二定律 (1)概述/定义 ①热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体(不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，这是按照热传导的方向来表述的)。 ②不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的）。 (2)说明
热力学三大定律
热力学三大定律 热力学第一定律 热力学第一定律是能量守恒定律。热力学第二定律有几种表述方式：克劳修斯表述热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物；开尔文-普朗克表述不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或者绝对零度（T=0K）不可达到。 热力学第一定律也就是能量守恒定律。 内容 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和。（如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。） 表达式:△U=W+Q 符号规律 ：热力学第一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:△U=W+Q时，通常有如下规定： ①外界对系统做功，W>0，即W为正值。 ②系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W<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 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，这时物体内能的增加（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=W 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，这时物体内能的增加（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，物体内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。在这种情况下，物体内能的增量△U就等于从外界吸收的热量Q和对外界做功W之和。即△U=W+Q 能量守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。 能量的多样性 物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。 不同形式的能量的转化 “摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能。。。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。 能量守恒的意义
(完整版)高中物理所有定律定理定则大全
高中物理所有定律、定理、定则 一、牛顿三大定律 1、牛顿第一定律： 一切物体（在不受任何外力作用时）总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 （任何物体都保持静止或沿一条直线做匀速运动的状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。） 2、牛顿第二定律： 物体的加速度跟受到的外力成正比，跟物体的质量成反比：加速度的方向总跟外力方向一致。 运动的变化与所加的动力成正比,并且发生在这力所沿的直线的方向上。 3、牛顿第三定律： 物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。作用在两个物体上，同时产生、同事变化、同时消失、性质总相同。 对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的,而且指向相反的方向 二、开普勒三大定律 1、开普勒第一定律，（轨道定律） 每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
2、开普勒第二定律（面积定律:） 在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线所扫过的面积都是相等的。 3、开普勒第三定律（周期定律） 绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。 三、热力学三大定律 1、热力学第一定律： 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。(如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。) 热力学第一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:△U=-W+Q时，通常有如下规定: ①外界对系统做功，W>0,即W为正值。 ②系统对外界做功，W<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 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。其不可能存在，因为违背的能量守恒定律
对热力学第三定律的理解
对热力学第三定律的理解 摘要：热物理学是整个物理学四大理论之一，热力学是热学理论的一个重要组成部分，也就是热现象的宏观理论。热力学主要是从宏观角度出发按能量转化的观点来研究物质的热性质，热现象和热现象所服从的规律。热力学中有四大定律，其中热力学第三定律更是重要。本文主要介绍对热力学第三定律的认识和对其应用价值的理解。 关键词：热力学第三定律；绝对零度；应用价值 1.引言 热力学第三定律的建立已近一百年，是热力学统计物理学的基本理论基础之一.l906年德国物理化学家能斯特从化学平衡常数的确定出发，建立了热力学第三定律.接着，许多其他科学家在此基础上进一步对该定律作了大量的研究，并提出了他们相应的说法.本文简要地介绍该定律的创立与发展过程，并说明它的重要意义以及在科学上的应用。 2.正文 2.1热力学第三定律的发现 我们可以想象如果不停降温，那么，蒸汽就会凝结成水，然后冻成冰。那么，是否存在降低温度的极限呢？为此早在开尔文提出热力学温标时，就提出温度是存在下限的。也就是说，存在一个绝对的唯一的温度值，并且在达到这一临界值后温度就无法继续下降了。其实，早在1702年，法国物理学家阿蒙顿也曾提到过“绝对零度”的概念。他根据空气受热时体积和压强都随温度的增加而增加这一现象出发，计算出在某个温度下，空气的压力将等于零。这个温度用后来提出的摄氏温标表示，约为-239℃，后来，兰伯特更精确地重复了阿蒙顿实验，计算出这个温度为-270.3℃。他说，在这个“绝对的冷”的情况下，空气将紧密地挤在一起。然而他们的这个看法没有得到人们的重视。直到盖吕萨克定律提出之后，
存在绝对零度的思想才得到物理学家的普遍承认。现在我们知道，绝对零度更准确的值是-273.15℃。由于绝对零度不能达到原理的表述简洁且物理意义明确，所以被现代人们公认为热力学第三定律的标准表述，热力学第三定律作为热力学基本定律，从此，热力学的基础基本得以完备。 在统计物理学上，热力学第三定律反映了微观运动的量子化。在实际意义上，第三定律并不像第一、二定律那样明白地告诫人们放弃制造第一种永动机和第二种永动机的意图。而是鼓励人们想方设法尽可能接近绝对零度。目前使用绝热去磁的方法已达到K 10105-?，但永远达不到0K 。 2.2热力学第三定律的两种描述 热力学第二定律只定义了过程的熵变,而没有定义熵本身. 因而熵的确定，有赖于热力学第三定律的建立，1902年美国科学家雷查德(T.W.Richard)在研究低温电池反应时发现电池反应的?G 和?H 随着温度的降低而逐渐趋于相等,而且两者对温度的斜率随温度同趋于一个定值：零 ? 由热力学函数的定义式, ?G 和?H 当温度趋于绝对零度时,两者必会趋于相等： ? ?G= ?H －T ?S ? limT →0?G= ?H －limT →0T ?S ? = ?H (T →0K) ? 虽然两者的数值趋于相同，但趋于相同的方式可以有所不同. ? 雷查德的实验证明对于所有的低温电池反应, ?G 均只会以一种方式趋近于?H. 上图中给出三种不同的趋近方式, 实验的结果支持最后一种方式, 即曲线的斜率均趋于零. 0000)/(lim )/(lim ====??=??P K T P T T H P G 0)(lim )/(lim 00=?-=??==S T G T P T 上式的物理含义是: 温度趋于绝对零度时, 反应的熵变趋于零, 即反应物的熵等于产物的熵. 推广到所有的化学反应, 即是:一切化学反应的熵变当温度趋于绝对零
传热学知识点复习
传热学 1.热力学三大定律+第零定律 ① 热力学第一定律： 一个热力学系统的内能增量等于外界向他传递的热量与外界对他做功的和。 ② 热力学第二定律： 克劳修斯表述：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但是反之不行。 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。 只要温差存在的地方，就有热能从自发地从高温物体向低温物体传递。 ③ 热力学第三定律： 绝对零度不可能达到。 ④ 热力学第零定律： 如果两个热力学系统都第三个热力学系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡。 2.各个科技技术领域中遇到的的传热学问题可以大致归纳为三种类型的问题 ①强化传热 ②削弱传热 ③温度控制 3.热能传递的三种方式 ①热传导—物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生热能传递。 ②热对流—由于流体的宏观运动二引起的流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互混掺所导致的热量传递。 ③热辐射—物体通过电磁波来传递能量的方式。（由于热的原因发出的辐射为热辐射） 4.傅里叶定律（导热基本定律） 热流密度q=-λdx dt （一维） 负号表示热量传递方向与温度升高方向相反 q —单位时间内通过某一给定面积的热量（矢量）。 λ金属>λ液体>λ气体 λ—导热系数表示材料的导热性能优劣的参数，即是一种热物性参数。W/（m ·k ） 5.自然对流与强制对流 自然对流—由于流体冷热各部分的密度不同而引起的。 强制对流—流体的流动是由于水泵、风机或者其他压差作用所造成的。 Q=Ah tf tw - 表面传热系数h —不仅取决于流体物性（λρCp ）以及换热表面的形状、大小与布置海域流速密切相关。
热力学第三定律两种描述的等效性
关于热力学两种描述是否等效 1.热力学第三定律的两种描述 热力学第二定律只定义了过程的熵变,而没有定义熵本身. 因而熵的确定，有赖于热力学第三定律的建立，1902年美国科学家雷查德(T.W.Richard)在研究低温电池反应时发现电池反应的?G 和?H 随着温度的降低而逐渐趋于相等,而且两者对温度的斜率随温度同趋于一个定值：零 ? 由热力学函数的定义式, ?G 和?H 当温度趋于绝对零度时,两者必会趋于相等： ? ?G= ?H －T ?S ? l im T →0?G= ?H －lim T →0T ?S ? = ?H (T →0K) ? 虽然两者的数值趋于相同，但趋于相同的方式可以有所不同. ? 雷查德的实验证明对于所有的低温电池反应, ?G 均只会以一种方式趋近于?H. 上图中给出三种不同的趋近方式, 实验的结果支持最后一种方式, 即曲线的斜率均趋于零. 0000)/(lim )/(lim ====??=??P K T P T T H P G ? 0)(lim )/(lim 00=?-=??==S T G T P T ? 上式的物理含义是: ? 温度趋于绝对零度时, 反应的熵变趋于零, 即反应物的熵等于产物的熵. ? 推广到所有的化学反应, 即是: ? 一切.所有反应的熵变在0K 时为 零,0K 时所有物质的熵相等. ? 1906年能斯特在研究各种化学反应在低温下的性质时引出一个结论，称为能氏定 理，它的内容如下： ? 物质在绝对零度时的熵变等于零 ? ，0)(lim 0=?=s t (1) ? (1)式为热力学第三定律数学表达式 1912年能斯特根据根据他的定理推出了一个原理名为绝对零度不能达到原理如下： 不可能通过有限的步骤一个物体冷却到绝对温度的零度。 通常认为能氏定理和绝对零度不能达到原理是热力学第三定律的两种描述。 2热力学第三定律两种表述的等价性
热力学第二定律问答题
热力学第二定律问答题 1．理想气体等温膨胀过程中，△U=0，Q= -W，即膨胀过程中系统所吸收的热全部变成了功，这是否违反热力学第二定律? 为什么? 2．由热力学原理说明，自同一始态出发，绝热可逆过程与绝热不可逆过程不可能到达同一末态。 3．判断下列说法是否正确，并说明原因。 (1) 在可逆过程中系统的熵值不变； (2) 在任一过程中，△S=?2 1 /T Q δ； (3) 理想气体的任一绝热过程有pVγ=常数； (4) d H =T d S+V d P仅能应用于可逆过程。 (5) l mol某纯理想气体，当其温度、内能及焓，皆具有确定的数值时，系统就具有确定的状态。 (6) 不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。 （7）在绝热系统中，发生一个不可逆过程从状态I→Ⅱ，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态。 (8) 某系统从始态经一个绝热不可逆过程到达终态，为了计算某些热力学函数的变量，可 以设计—个绝热可逆过程，从同一始态出发到达同一终态。 4．在什么条件下，下列等式才能成立？式中W指体积功。
Q= —W=ΔA= —ΔG=TΔS 5，理想气体等温可逆膨胀过程ΔS=nRln(V2/V1)>0。但根据熵判剧，可逆过程中ΔS=O，两种说法是否矛盾？ 6．举例说明在什么过程中或在什么条件下有下列情况： (1) ΔU=O；(2) ΔH=O；(3) ΔA=0；(4) ΔG=0；(5) ΔS=0。 7．理想气体由P1等温膨胀到P2，则ΔG = nRT ln(p2/p1)。因为P2 < P1，所以ΔG < 0，因此可以判断此过程为自发过程。这种说法对吗? 8．理想气体在等温条件下进行自由膨胀。则此过程dU=0，—pdV=dW=O。根据基本关系式dU=TdS—pdV可知，TdS=0，所以此过程dS=0，即此过程熵不变。上述推理和结论是否正确? 9．100℃，101325 Pa的1 mol H2O(l) 向真空蒸发成100℃，101325 Pa的水蒸汽，求此过程的ΔG。该过程是否为可逆过程？该过程是否为等温等压过程？能否用Gibbs函数减少原理判断此过程的方向性? 能否用熵增加原理来判断? 并请加以说明。 10．对于下列每个过程，系统的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA，何者为零？ (1) 非理想气体的卡诺循环； (2) 非理想气体节流膨胀； (3) 理想气体节流膨胀； (4) H2 和O2 在绝热弹式容器中反应生成H2O；
热力学三定律是电子教案
热力学第一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绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零，或者绝对零度（T=0K）不可达到。
热力学第一定律（the first law of thermodynamics）就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为Q=△U+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律热力学基本定律之一，其表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。又称“熵增定律”，表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。 1824年，法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。德国人克劳修斯（Rudolph Clausius）和英国人开尔文（Lord Kelvin）在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理，意识到卡诺定理必须依据一个新的定理，即热力学第二定律。他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。这两种表述在理念上是等价的。违背热力学第二定律的永动机称为第二类永 动机[1]。
热力学第三定律是热力学的四条基本定律之一，其描述的是热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时趋于定值。而对于完整晶体，这个定值为零。由于这个定律是由瓦尔特·能斯特归纳得出后进行表述，因此又常被称为能斯特定理或能斯特假定。1923年，吉尔伯特·路易斯和梅尔·兰德尔对此一定律重新提出另一种表述。[1] 随着统计力学的发展，这个定律正如其他热力学定律一样得到了各方面解释，而不再只是由实验结果所归纳而出的经验定律。这个定律有适用条件的限制，虽然其应用范围不如热力学第一、第二定律广泛，但仍对很多学门有重要意义——特别是在物理化学领域
热力学第三定律
伊犁师范学院物理科学与技术学院2014届本科毕业论文(设计) 论文题目：绝对零度下气体热力学性质的研究 作者姓名：严冬 班级：10-2班 专业：物理学 学号：2010070201032 指导教师：付清荣 完成时间：2014年月日 物理科学与技术学院 二〇一四年五月三十一日
绝对零度下气体热力学性质的研究 内容摘要 本文先介绍热力学三定律的内容，了解热力学第三定律的两种表述。就绝对零度下研究了玻色统计与费米统计，主要讨论的气体有：光子气体，玻色—爱因斯坦凝聚，金属气体。通过对这些内容的讨论，得出绝对零度下，各种气体的性质以及对这些气体性质的应用。着重介绍了玻色—爱因斯坦凝聚，强调了它在物理科研的应用及对其应用的开发，本文主要用热力学统计的计算来展开讨论。 关键字: 绝对零度玻色—爱因斯坦凝聚金属气体热力学第三定律 Absolute zero under the various properties of gases Content in this paper This article first introduced the content of the third law of thermodynamics, two understand the third law of thermodynamics.Is absolute zero studied bose and Fermi statistics, statistical gas are discussed are:the photon gas, bose - Einstein condensation, metal gas.Through the discussion of the content, it is concluded that absolute zero, the various properties of the gas and the application of the gas properties.Introduces the bose - Einstein condensation, emphasizes the applications of it in physics research and development of its application, this paper mainly to discuss with statistical thermodynamics calculation. Key words: Absolute zero Bose - Einstein condensation Metal gas properties The third law
提纲：能量守恒定律和热力学三定律
提纲：能量守恒定律和热力学三定律的发现 不论那种运动形态都只能以热的形态进行耗散，所以热学定律适用于各种运动形态，而且实际上不论那种运动形态的量化定律关系都可以用热力学定律予以理解和衡量。 为了能够用统一的概念和尺度比较和度量各种运动形态的运动能力（机械运动、热运动、电力、磁力、声动、生物力、化学力、核力等），在19世纪初Thomas Young在这些应力、应变和变形能概念的基础上，提出了统一的概念——能态和能量。19世纪中叶，把各种运动能力分别称为机械能、热能、电能、磁能、声能、生物能、化学能和核能等。这些能态的数量关系用双边的等当关系——当量作为换算的桥梁，即以显示在他们各自的特性背后存在统一的共性和量度关系。同一性和统一的量度，永远是科学研究追求的目标，这个追求导致驾驭各种能态的度量之间存在共同的能量转化和守恒定律。 一、能量守恒定律的发现 1. 能量概念的由来 1802年英国物理家ThomasYoung 在皇家学院作了系列讲演，其中提出了科学的能量概念。 在讲演的力学部分的第8讲中，他认为对于弹性体和非弹性体的碰撞（如弹性变形和塑性变形的能力，子弹打入土或牛脂中）而言： 2. 能量大小的表示法 活力（vis viva）: Hu ygens 在1669年，Leibniz 在1686年提出用“mv2 ”， 后来科里奥利提出用“1/2 mv2”表示得到学术界的赞同。 3. 对热的本质的认识过程： （1）燃素说：Newton的粒子说居统治地位后，德国的J.Becher在1669年提出油土是燃素，G.E.Stahl在1720年左右的《化学基础》基础中改“油土”为“燃素”，提出系统的燃素理论，后来被https://www.360docs.net/doc/0112918388.html,voisier用实验证明质量守恒时，否定了燃素说。 （2）热素说：J.Black为了说明热与温度的区别，引入不可见的和无重量的热素概念。（3）热动说： （4）热能说： 4. 能量守恒定律发现的前提条件： （1）必须从热是粒子的一种运动或能态的思想出发，研究的转化和守恒关系； （2）必须从不同能量形态之间的定量转化关系出发， （3）提出各种形态运动的数量之间、各种力的数量之间转化是不灭的或守恒的说法，不能认为发现了能量守恒定律。 （4）各种能态之间的数理计算和用实验确认，两种论证具备，才能认为发现了能量守恒定律。 5. 关于能量守恒定律发现的几个阶段： 能量守恒定律的实际发现过程可大致分为六个阶段: 机械能守恒定律 热功转化守恒定律 热能与电能（磁能）转化守恒定律 热能—化学能转化守恒定律
高二物理定律热力学知识点归纳
高二物理定律热力学知识点归纳 高二物理定律涉及知识点很多，而热力学定律大家有没有总结归纳出来呢? 以下 是小编整理的高二物理定律知识点归纳，希望给大家提供参考和借鉴。 第一定律 热力学第一定律也就是能量守恒定律。自从焦耳以无以辩驳的精确实验结果证明 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 热力学第一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 ●能量守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式， 或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。 ●能量的多样性 物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具 有原子能等等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。 ●不同形式的能量转化 "摩擦生热"是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气 对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为 内能。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做 功来完成的。 ●能量守恒的意义 1.能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律 更普遍。例如物体在空中下落受到阻力时，物体的机械能不守恒，但包括内能在内的 总能量守恒。 2.能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄重宣告了第一类永动机 幻想的彻底破灭。 3.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广泛的自然科学 技术领域联系起来。 第一类永动机 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。其不可能存在，因为违背的能量守恒定律 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;
热力学三大定律
热力学三大定律 内能：内能由分子动能和分子势能共同组成 1.分子动能：分子由于运动而具有的能。温度是分子热运动平均动能（而 不是平均速率）的标志，表征分子热运动的剧烈程度。 2.分子势能：分子具有的由分子力所产生的势能，与分子间的相互作用力 的大小和相对位置有关。 3.性质： 1)内能的多少与物体的温度和体积有关； 2)内能不能全部转化为机械能，而机械能可以完全转化为内能； 3)任何物体在任何状态下都具有内能（大量分子做无规则运动）； 4)内能是一个宏观量，对于个别分子，无内能可言。 4.内能的改变：改变物体内能有两种方法，做功和热传递。 NOTICE:热量和内能的区别：热量是一个状态量，是热传递中内能的改变；而内能是一个状态量。 1)热传递和做功对于改变物体的内能是等效的。 2)热传递和做功的区别：热传递和做功有着本质的区别。做功使物体的内 能改变，是其他形式的能和内能之间的转化，热传递使物体的内能改变， 是物体间内能的转移。 3)做功和压强变化并不等效。压强增大并不一定外界对物体做功，也有可 能是温度的变化。 5.焦耳测定热功当量实验： 1)实验原理：重物P和重物P/下落时，插在量热器中的轴及安装在轴上的 叶片开始转动．量热器中的水受到转动叶片的搅拌，温度上升．由重物 的质量和下降的距离可以算出叶片所做的机械功，由水和量热器的质量、比热、升高的温度可以算出得到的热量．算出机械功和热量的比值，即 得热功当量的数值． 2)实验结论：机械功与热量的比值是一个常数，其数值J=4．18 J／cal．
● 能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式 转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。在转化或转移的过程中，能量的总量不变。 第一类永动机：不需输入能量便能永远对外做功的动力机械。违反能量守恒定律，不肯能制成。 ● 热力学第一定律：ΔU = Q+ W 第一类永动机不可能制成。 W>0，外界对物体做功；W<0，物体对外界做功； Q>0，吸热；Q<0，放热。 在不及分子势能的情况下，温度升高，则内能增大。 Eg1：2010年理综全国卷Ⅱ16. 如图，一绝热容器被隔板K 隔开成a 、 b 两部分。已知a 内有一定量的稀薄气体，b 内为真空，抽开隔板K 后，a 内气体进入b ，最终达到平衡状态。在此过程中 A ．气体对外界做功，内能减少yszplg B ．气体不做功，内能不变 C ．气体压强变小，温度降低 D ．气体压强变小，温度不变 答：BD 解：绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q =0. 稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0.根据热力学第一定律，稀薄气体的内能不变，则温度不变。稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小，pv/T ，所以A 、C 错，B 、D 正确。yszplg Eg2：（对比练习）2000年全国卷5. 图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以E 甲、E 乙分别表示甲、乙两气室中气体 的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中 ( )dyszplg A ．E 甲不变，E 乙减小 B ．E 甲增大，E 乙不变 C ．E 甲增大，E 乙减小 D ． E 甲不变，E 乙不变 答：C 解：将拉杆缓慢向外拉的过程中，甲气室中气体的体积减小，外界对甲气体做功，
高二物理知识点：热力学三大定律.doc
2018年高二物理知识点：热力学三大定律 第一定律 热力学第一定律也就是能量守恒定律。自从焦耳以无以辩驳的精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 热力学第一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 ●能量守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。 ●能量的多样性 物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。 ●不同形式的能量转化 “摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。 ●能量守恒的意义 1.能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比
[VIP专享]热力学三大定律
热力学第一定律 热力学第一定律：也叫能量不灭原理，就是能量守恒定律。 简单的解释如下： ΔU = Q+ W 或ΔU=Q-W（目前通用这两种说法，以前一种用的多） 定义：能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。 基本内容：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。 普遍的能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现。热力学的基本定律之一。 热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一种表述方式。热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。 表征热力学系统能量的是内能。通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差，即UⅡ－UⅠ＝ΔU＝Q－W或Q＝ΔU＋W这就是热力学第一定律的表达式。如果除作功、传热外，还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z，则应为ΔU＝Q－W＋Z。当然，上述ΔU、W、Q、Z均可正可负（使系统能量增加为正、减少为负）。对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为 δQ＝dU＋δW因U是态函数，dU是全微分[1]；Q、W是过程量，δQ和δW只表示微小量并非全微分，用符号δ以示区别。又因ΔU或dU只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否平衡态无关。 热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器。显然，第一类永动机违背能量守恒定律。 热力学第二定律 (1)概述/定义 ①热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体(不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，这是按照热传导的方向来表述的)。 ②不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的）。 (2)说明