热学现象的宏观规律
i U U (T ) RT 2
能量均分
§7.4 内能 热力学第一定律
2、系统与外界未绝热隔离
§7.4 热力学第一定律与内能
外界对系统 做功A
+
系统从外界 吸收热量Q 正负规定：
系统 内能的 增量U
Q A U 2 U1
U 2 U1
内能增加
内能减少
Q
A
系统对外界做功
以气缸内活塞的运动为例。设缸内气体的 压强为P、体积为V，活塞的面积为S，则气 体通过作用在活塞上的力F=PS而膨胀，当 系统发生无限小膨胀的准静态过程时，活塞 发生微小位移dx，气体对外作的元功为：
A Fdx psdx pdV
当系统从初态Ⅰ经过一个准静态过程变化到终态Ⅱ时， 系统对外界所作总功为： 2 V2
( p i , Vi , Ti )
p
2( p 2 , V 2 , T2 )
注意
p ~ V 图上 一个点： 表示一个平衡态 一条曲线： 表示一个准静态过程
p
p1
p2
1 ( p ,V , T ) 1 1 1 2 ( p2 ,V2 , T2 )
o
V1
V2
V
往往
§7.3 功与热量
一、功
1．无摩擦的准静态过程的功——体积变化的功
3．封闭系统
与外界只交换能量但不交换物质的系统称为 封闭系统。
热力学系统
4．开放系统
外界既交换物质又交换能量的系统称为开放 系统。
二、平衡态的几何表式 1.定义
2、说明 （1）平衡态是一个理想状态，它不同于定态； （2）平衡态是一种动态平衡； （3）对于平衡态，可以用p-V 图上的一个点来表示。
三、状态参量
Qp C p,mT
§7.4 热力学第一定律与内能
奥恩库尔的“永动机”模型
§7.4 热力学第一定律与内能
焦耳实验：对系统做机械功
焦耳实验：对系统做电功
§7.4 热力学第一定律与内能
一 、内 能 （状态量） 1、系统与外界绝热隔离 焦耳实验说明，绝热功与实施绝热过程的途径 无关，而由状态1和状态2完全决定。而内能就是 表征某一状态的函数。 系统从平衡态1经绝热过程到到平衡态2, 内能的 增加量为
把用来描述系统宏观状态的物理量称为状态参量。
常用的状态参量有四类： 1、几何参量，如气体的体积； 2、力学参量，如气体的压强p； 3、化学参量 4、电磁参量
气体的宏观状态可以用体积V、压强P和温度T来 描述 体积V—— 几何参量 压强p——力学参量 温度T——热力学参量
1. 气体状态参量：压强(P)、体积(V)、温度(T) 压强（p）：作用于容器壁上单位面积的力。 单位：帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、
永 动 机 的 设 想 图
三、热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用
计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 1、
m pV RT RT （理想气体的共性） M
Q dU pdV (微小变化过程 )
解决过程中能 量转换的问题
2、
Q U A
3、 理想气体的内能是温度的单值函数。 4、 理想气体的功、热量的计算公式。
例如：利用水银的体积随温度的单调变化、金 属丝的电阻随温度的变化特性表示温度。
水银温度计 1. 选择水银柱长随温 度变化指示温度。 2.用水的冰点作为摄 氏零度。沸点为 100度。
30
20
10
0
3. 将它们之间分为100等 份，每一份为1度。 确定温标。
3.理想气体温标：用理想气体的体积或压强
随温度的单调变化确立的
U 2 U1 Aa
p
1*
B
A *2
p
1*
B A *2
o
U C
V
o
V
U1A2 B 0
系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关， 与系统所经历的过程无关，内能是状态量。（与 势能进行类比）
内能是状态量：
实际气体：
U U (V , T )
理想气体： 内能是温度的单值函数：
内能指与微观热运动有关的能量，不包括系统 整体的机械能。
1 Q ( )V dT
1 Q Cp ( ) p dT
§7.3 功与热量
有
(Q)V CV ,mdT (Q) P CP,m dT
等体过程，CV ,m不变，温度变化为T , 则系统吸收的热量为
QV CV ,mT
等压过程，C p ,m不变，温度变化为T , 则系统吸收的热量为
1．什么是热学 •宏观物体是由大量的微观粒子(分子、原子等)所组 成的。 •微观粒子的无规则的运动，称为热运动(thermal motion) 。 •热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的 影响，以及与物质其他运动形态之间的转化的物理 学分支。 2．热学的分类
按照研究方法的不同，热学可分为两门学科，即热 力学和统计物理学。
•统计物理学(statistical physics) • 统计物理学是研究物质热运动的微观理论，从 “宏观物质系统是由大量微观粒子组成的”这一 基本事实出发，认为物质的宏观性质是大量微观 粒子运动的集体表现，认为宏观量是微观量的统 计平均值。 • 优点：它可以把热力学的几个基本定律归结于一 个基本的统计原理，阐明了热力学定律的统计意 义(揭示了热现象的微观本质)； • 缺点：由于对物质的微观结构所作的往往只是简 化的模型假设，因而所得得理论结果往往只是近 似的(可靠性、普遍性差)。 • 气体动理论：以气体为研究对象。
温标。
定容气体温度计和定压气体温度计分别用压
强和体积来表示温度.
P i T (P ) 273.16 lim i P tr 0 P tr Vi T (Vi ) 273.16 lim P tr 0 V tr
4.热力学温标（绝对温标）：由卡诺定理 引进的温标（它不依赖于任何具体物质的 特性。与理想气体温标一致。
1 V1
A A pdV
V2 V1
A0
系统对外界作正功
V2 V1 A0
系统对外界作负功（外 界对系统作正功） 注意：作功与过程有关 .
§7.3 功与热量
2．功的几何意义——P-V图中曲线下的面积为功
A
§7.2 功与热量
二、热量
1．系统与外界作用的两种方式
§7.3 功与热量
•热力学(thermodynamics)
• 热力学是研究物质热运动的宏观规律，从能量的 观点出发，以热力学实验定律为基础，应用数学 方法，通过逻辑推理和演绎，来研究热现象的宏 观规律及其应用。 • 优点：结论具有很高的可靠性和普遍性； • 缺点：热力学理论不涉及物质的微观结构和粒子 的运动，把物质看成是连续的，因此不能解释宏 观性质的涨落。
2 公式适用条件 气体压强不太大，温度不太低，密度不太高
四、热力学过程 系统从一个平衡态向另一个平衡态过渡的过程
1( p1 , V1 , T1 )
2( p 2 , V 2 , T2 ) 热力学过程
系统的热力学过程进行得无限缓慢，以致于每一 个中间状态都可视为平衡态 准静态过程
1( p1 , V1 , T1 )
2.热量Q
Q﹥0，系统从外界吸热；
Q﹤0，系统向外界放热
系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 . 功与热量的异同
T1 T2
1）过程量：与过程有关；
T1 Q T2
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡
3）功与热量的物理本质不同 . 功 宏观运动 分子热运动 热量 分子热运动 分子热运动
又Q C p,m (T2 T1 )
Cp ,m Cv ,m R
Chapter 7
热学现象的宏观规律
§7.1 热力学状态及其描述
一、热力学系统
1．系统
热学研究的是由大量分子、原子组成的物体或物体 系的运动形式，我们称这些物体为热力学系统，简称 系统。 系统以外的一切则称为外界，外界可以与系统发 生相互作用。
外界
2．孤立系统
如果一个系统与外界既不交换物质又不交换 能量，则称这样的系统为孤立系统。这是一种理想情 形。
毫米汞柱（mmHg） 1mmHg=133.3Pa
1atm 1.013 10 5 Pa =760mmHg
体积（V）分子热运动所能达到的空间，即容器体积.
单位：立方米（m3）、升（L）
温度（ T ） ： 表征在热平衡物态下系统宏观性质的
物理量。
A
导热板 A 、 B 两系统达到 热平衡 时，两系统具有一个共同 的宏观性质—— 温度 。
t /C
T K
水三相点（气态、液态、固态的共存状态）273.16 K
T / K 273.15 t / C
2 理想气体物态方程 理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体 . 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数 关系 .
对一定质量 的同种气体 理想气体 物态方程
p1V1 p2V2 T1 T2
用定容气体温度计或定压气体温度计来实现
P i T (P ) 273 . 16 i P tr
热力学温标与摄氏温标的关系
T90=t90+273.15 K
摄氏温标： t ℃
冰点和沸点之差的百 分之一规定为1 ℃ 。
水的冰点 —— 0 ℃
水的沸点 —— 100℃
绝对零度： T = 0 K t = - 273.15 ℃
§7.3 功与热量
4. 热容量
（1）热容的定义
C lim
Q
T
T 0
Q
dT
当系统的质量为单位质量时，它的热容量叫比热容或者比热，用小写 c 表示 当系统的物质的量为1mol时，它的热容量叫摩尔热容，用 （2）定体摩尔热容与定压摩尔热容
热力学第二定律
[例]试说明气体的绝热自由膨胀是不可逆的.
P 1V1T1
真空Βιβλιοθήκη P2V2T1P3V1T2
P 1V1T1
A
真空 绝热压缩
真空
Q
热力学两种表述的等效性
功变热过程的不可逆性
开尔文表述
热传导过程的不可逆性
克劳修斯表述
自然界一切过程的不可逆性都是相互关连的
4、 熵和熵增加原理
• 热力学第零定律对应了一个状态函数“温度”；
• 热力学第一定律对应了一个状态函数“内能”；
• 热力学第二定律对应了一个状态函数“熵”。
克劳修斯的熵定义是：
熵变： • •
dQ S T
对于可逆过程取等号； 对于不可逆过程取不等号。 对于绝热过程（ dQ=0）则有：
S 0
熵增加原理:
——在孤立系 统中发生的一切自然过程总是沿着熵增
（不使外界发生任何变化）
即热量不能自动地从低温物体传到高温物体去。
（三）两种表述的等效性（证明略）
例：一乒乓球瘪了（并不漏气），放在热水中 浸泡，它重新鼓起来，是否是一个“从单一热 源吸热的系统对外做功的过程”，这违反热力 学第二定律吗？
不可能从单一热源吸取热量使之完全 变为有用功而不产生其他影响。
莎翁的一悲剧《李尔王》：起初，李尔王统治着整个不列 颠（集中，有序）。随着他的衰老，将王国分成两份交给 其大女儿和二女儿。加上不肖虚伪奉承的小女儿与法兰西 王子结合，以及李尔保留的卫队和亲信，故事体系演变成 至少四个“微观态”。接着，由于大女儿和二女儿的不孝 和贪婪，各方矛盾加剧，互相碰撞又互相渗透，引出更为 混乱的场面（无序）：在原有各方的基础上又增加了为法 军作内应的葛罗斯特伯爵和他的大儿子为一方，他的庶子 爱德蒙与李尔大女儿私通为一方，同时又与二女儿勾搭成 另一方，加上仍有正义感又不满其妻的大女婿再为一 方，——这样，主要人物几乎各为一方，形成许多个微观 态。这是故事按熵增大原理的自然发展，也是悲剧结局的 先兆。紧接着的就只能是混战，厮杀，一个接一个地倒在 血泊中。。。。。。，待到硝烟散尽，尘埃落定，所有主 角都处于同等状态（平衡态）——死亡！
高中物理 10.4热力学第二定律的微观解释
高中物理| 10.4热力学第二定律的微观解释热力学第二定律的本质自然界一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。
1.有序和无序有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。
无序：不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。
有序和无序是相对的。
2.宏观态和微观态宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。
微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。
系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。
如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。
3.热力学第二定律的统计意义对于一个热力学系统，如果处于非平衡态，我们认为它处于有序的状态，如果处于平衡态，我们认为它处于无序的状态。
在热力学中，序：区分度。
热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
下面从统计观点探讨过程的不可逆性微观意义，并由此深入认识第二定律的本质。
不可逆过程的统计性质——以气体自由膨胀为例一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂以不同颜色的气体分子。
开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。
隔板抽出后，4个气体分子在容器中可能的分布情形1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为。
此数值极小，意味着此事件永远不会发生。
一般来说，若有N个分子，则共有2N 种可能方式，而N个分子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统N热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
不可逆过程的本质系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程。
自发过程的规律：概率小的状态（有序）→概率大的状态（混乱）统计物理基本假定—等几率原理：对于孤立系，各种微观态出现的可能性（或几率）是相等的。
热力学
金属杆就是一个热力学系统。
根据平衡态的定义，虽然杆 上各点的温度将不随时间而 改变，但是杆与外界（冰、 沸水）仍有能量的交换。一 个与外界不断地有能量交换 的热力学系统所处的状态， 显然不是平衡态而是稳定态。
100 oc
金属杆
0 oc
驰豫时间－－系统由非平衡态过渡到平衡态所 需要的时间。
例：气体压强趋于均匀～10－16 秒液体密度趋 于均匀～几分钟
1.分子固有体积修正：
对实际气体分子，要占有一定体积。设有1mol气体， 则分子活动空间为Vm-b，有：
Vm
b
RT p
b的定义：当p→∞时，Vm→b，即b是气体无限压缩 后所达到的最小体积。
弥补热力学的不足，使热力学的理论获得更深刻的 意义。
微观描述方法的局限性：
在于它在数学上遇到很大的困难，由此而作出简化 假设（微观模型）后所得的理论结果与实验不能完 全符合。
热力学是研究热功转换过程所遵循的规律 的科学。它包含系统变化所引起的物理量的 变化或当物理量变化时系统的变化。
热力学研究问题的基础是四个经验定律（ 热力学第一定律，第二定律和第三定律，还 有热力学第零定律），其中热力学第三定律 是实验事实的推论。这些定律是人们经过大 量的实验归纳和总结出来的，具有不可争辩 的事实根据，在一定程度上是绝对可靠的。
加压
终 T2＝273 K p2＝2×105 Pa
态 V2＝1 m3
加压 T3＝273 K p3＝1×106 Pa V3＝0.2 m3
减压
常见的变化过程
等温过程 系统从状态1变化到状态2，在变化过 程中温度保持不变，始态温度等于终态温度，且 等于环境温度。
等压过程 系统从状态1变化到状态2，在变化过 程中压力保持不变，且等于环境压力。
热力学第二定律的表述及理解
热力学第二定律的表述理解热力学第一定律阐明了能量转换过程中的守恒关系，指出了不消耗能量而能不断输出功的第一类永动机确是一种幻想。
热力学第二定律则更深刻地揭示了能量的品质问题。
熵，或许发明这一物理量的先贤也未始能预料到其对自然科学甚至哲学竟能产生如此巨大的影响。
热力学第二定律有数种表达形式，最闻名于世的有克劳修斯表达和开尔文表达。
1.开尔文表述英国物理学家开尔文（1824～1907），1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学教授，长达50余年，1851年被选为英国皇家学会会员，1877年被选为法国科学院院士，1890年至1895年担任皇家学会会长，他对热学和电磁学的发展都作出了重要的贡献。
1851年开尔文在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇论文，题目是“论热的动力理论”，文章指出：不存在这样一个循环过程，系统从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响.表述中“单一热源”是指温度均匀且恒定的热源；“其他影响”指除了由单一热源吸热，把吸收的热用来做功以外的任何其他变化.若有其他影响产生时，把由单一热源吸来的热量全部用以对外做功是可能的.自然界任何形式的能都可能转化为热，但热却不能在不产生其他影响的条件下完全转变成其他形式的能.开尔文的论述虽然较克劳修斯晚一年，但他的论述更为明确，使得热力学第二定律的研究更加深入，此外，开尔文还从第二定律断言：能量耗散是普遍趋势.2.克劳修斯表述德国物理学家克劳修斯（1822～1888），曾在柏林大学学习4年，后于1848年毕业于哈雷大学.1850年他任柏林皇家炮工学校物理教授，1855年后他相继任苏黎士维尔茨堡和波恩大学物理教授.他除了建立热力学第二定律，引入态函数——熵，还对气体分子动理论做了较全面的论述，用统计平均的方法导出了理想气体的压强、温度和气体的平均自由程公式。
克劳修斯于1850年在《德国物理学年鉴》上率先发表了《论热的动力及能由此推出的关于热本质的定律》，把卡诺定理作了扬弃而改造成与热力学第一定律并列的热力学第二定律.他提出，热量总是自动地从高温物体传到低温物体，不可能自动地由低温物体向高温物体传递.或者说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.即在自然条件下，这个转变过程是不可逆的，若想让热传递的方向逆转，则必须消耗功才能实现.以上两种表述是等效的，说明了热量不可能全部转化为机械功以及这一转化过程的方向性.人们一度曾设想一种能从单一热源吸收热量，使之完全转变成有用的机械功而不产生其他影响的第二类永动机，第二类永动机虽不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律，因而是不可能造成的.第二定律除了以上两种表述外，还有其他不同的表述，例如热效率为100%的热机是不可能制成的；不需要由外加功而可操作致冷的机器是不可能造成的等.第二定律无论采用何种表述，其内容实质相同，不外乎主张不可逆变化的存在.各种表述的实质在于说明一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
热学现象的宏观规律
2 公式适用条件 气体压强不太大，温度不太低，密度不太高
四、热力学过程 系统从一个平衡态向另一个平衡态过渡的过程
1( p1,V1, T1 ) 2( p2 ,V2 , T2 ) 热力学过程
系统的热力学过程进行得无限缓慢，以致于每一
气体的宏观状态可以用体积V、压强P和温度T来 描述
体积V—— 几何参量 压强p——力学参量 温度T——热力学参量
1. 气体状态参量：压强(P)、体积(V)、温度(T)
压强（p）：作用于容器壁上单位面积的力。
单位：帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、 毫米汞柱（mmHg） 1mmHg=133.3Pa
1atm 1.013 105 Pa =760mmHg
T
(Pi )
273.16
lim
Ptr 0
Pi Ptr
T
(Vi
)
273.16
lim
Ptr 0
Vi Vtr
4.热力学温标（绝对温标）：由卡诺定理 引进的温标（它不依赖于任何具体物质的 特性。与理想气体温标一致。
用定容气体温度计或定压气体温度计来实现
T (Pi )
273 .16
Pi Ptr
热力学温标与摄氏温标的关系
系统以外的一切则称为外界，外界可以与系统发 生相互作用。
2．孤立系统
如果一个系统与外界既不交换物质又不交换 能量，则称这样的系统为孤立系统。这是一种理想情 形。
3．封闭系统
与外界只交换能量但不交换物质的系统称为 封闭系统。
4．开放系统
外界既交换物质又交换能量的系统称为开放 系统。
外界 热力学系统
二、平衡态的几何表式 1.定义
热力学四大定律
人类最伟大的十个科学发现之九：热力学四大定律18世纪，卡诺等科学家发现在诸如机车、人体、太阳系和宇宙等系统中，从能量转变成“功”的四大定律。
没有这四大定律的知识，很多工程技术和发明就不会诞生。
热力学的四大定律简述如下：热力学第零定律——如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。
热力学第一定律——能量守恒定律在热学形式的表现。
热力学第二定律——力学能可全部转换成热能，但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功(热机不可得)。
热力学第三定律——绝对零度不可达到但可以无限趋近。
法国物理学家卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）(左图)生于巴黎。
其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。
卡诺身处蒸汽机迅速发展、广泛应用的时代，他看到从国外进口的尤其是英国制造的蒸汽机，性能远远超过自己国家生产的，便决心从事热机效率问题的研究。
他独辟蹊径，从理论的高度上对热机的工作原理进行研究，以期得到普遍性的规律；1824年他发表了名著《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》（右图），书中写道：“为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作介质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作介质，也不论以什么方法来运转它们。
”卡诺出色地运用了理想模型的研究方法，以他富于创造性的想象力，精心构思了理想化的热机——后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。
卡诺在这篇论文中指出了热机工作过程中最本质的东西：热机必须工作于两个热源之间，才能将高温热源的热量不断地转化为有用的机械功；明确了“热的动力与用来实现动力的介质无关，动力的量仅由最终影响热素传递的物体之间的温度来确定”，指明了循环工作热机的效率有一极限值，而按可逆卡诺循环工作的热机所产生的效率最高。
热力学第二定律的微观解释
第五节
热力学第二定律 的微观解释
知识回顾
热力学第二定律
两种表述
克劳修斯表述： 热量不能自发地 从低温物体传到 高温物体 等价
开尔文表述：不 可能从单一热库 吸收热量，使之 完全变成功，而 不产生其他影响
热力学第二定律：
反映宏观自然过程具有方向性
A B
A
B
宏观过程的自发定向性 与系统大量微观粒子的无 规则运动有关。 学习用微观的统计方法，从本质上说明热力学第 二定律的统计意义。
4．常规能源的大量消耗带来了环境问题 （1）温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲 烷等）含量增大而形成的。石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。 （2）酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧 化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤炭中含有 较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。 （3）光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中 强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质 —— 光化学烟雾，主 要成分是臭氧。
新知学习
有序
无序
宏观态
微观态
1.有序和无序
有序：一个系统的个体按确定的某种规则，有顺 序地排列，即为有序。
无序：对个体分布没有确定的要求，“怎样分布 都可以”，即为无序。
自然界有怎样的规则？
宏观状态生活中的有序和无序
有序的队伍
散乱的人群
宏观状态生活中的有序和无序
以大小排列为规则
杂乱无章的扑克牌
有序排列的扑克牌
宏观状态生活中的有序和无序 以花色排列为规则
杂乱无章的扑克牌
有序排列的扑克牌
总结：由于规则的变更，有序和无序是相对的
如果以大小排列为规则，判断有序、无序 如果以花色排列为规则，判断有序、无序
高考物理：热力学三大定律总结!
高考物理：热力学三大定律总结！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=0）不可达到。
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=A2.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=Q3.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。
热传导现象的宏观规律与微观机理
热传导现象的宏观规律与微观机理摘要：热传导是个非常重要的物理过程，在生活和生产中有着普遍的应用。
本文从宏观和微观上分析了热传导的宏观规律和微观机理，介绍傅里叶定律，最后指出了其在生活生活中的应用。
关键词：热传导；热量；热传导现象；导热系数The phenomenon of heat conduction of macro-mecha nism and micro-mechanism of the lawAbstract：Thermal conductivity is a very important physical processes in the production of life and have widespread application. In this paper, macro-and micro-analysis of the heat conduction of macro-and micro-mechanism of the law to introduce the Fourier's law, concluded that its application to live life.Key words: Thermal conductivity; heat; heat conduction phenomenon; thermal conductivity前言热传导是由于分子热运动强弱程度（即温度）不同所产生的能量传递。
当气体中存在温度梯度时，做杂乱无章运动的气体分子，在空间交换分子对的同时交换了具有不同热运动平均能量的分子，因而发生能量的迁移。
固体和液体中分子热运动的形式为振动。
温度高处分子热运动能量较大，因而振动的振幅大；温度低处分子振动的振幅小。
因为整个固体或液体都是由化学键把所有分子联结而成的连续介质，一个分子的振动也将导致物体中所有分子的振动，同样局部分子较大幅度的振动也将使其他分子的平均振幅增加。
热力学第二定律自发变化的方向性
热力学第二定律自发变化的方向性热力学研究热量传递和能量转化的规律，其中热力学第二定律是一个基本原理，揭示了自然界中物质和能量传递的规律。
该定律提供了一个判断热现象是否自发发生的准则，即自发变化的方向性。
本文将探讨热力学第二定律自发变化的方向性以及在自然界中的应用。
热力学第二定律表达了一个重要观点：封闭系统中熵的增加是自然界中热现象发生的指示。
熵是表示物质无序程度的物理量，也可以理解为系统能量的分散程度。
热力学第二定律通过熵的概念，指出了自然界中系统趋于混乱和无序的方向性。
根据热力学第二定律，熵的增加是一个自发发生的过程。
自发变化是指不需要外界干预就会发生的变化。
在宏观尺度上，我们观察到的多数自然过程都是与熵增加相关的。
例如，热量从高温物体传递到低温物体，气体的自由扩散，液体的混合等，都是伴随熵的增加而发生的自发过程。
这些过程遵循热力学第二定律，使得系统内部的能量分布更加平均，从而增加了系统的熵。
热力学第二定律的这个观点在科学技术的各个领域都有着广泛的应用。
例如，工程领域中热机的设计和优化，需要考虑热力学第二定律对热效率的限制。
热机转化热能为机械能，包括汽车引擎、蒸汽机等。
根据热力学第二定律，热机的效率不能超过理论上的最大值，即卡诺循环的效率。
因此，工程师们需要通过改进热机的结构和工作条件，提高其效率。
另一个例子是化学反应中的自发性变化。
根据热力学第二定律，一个化学反应自发进行的条件是反应的自由能变化（ΔG）小于零。
自由能变化是化学反应在恒温、恒压下的可用能量变化。
当自由能变化为负值时，反应能够自发进行，产生化学平衡。
这个原理常常应用于工业生产中的化学反应，例如合成氨、合成尿素等。
热力学第二定律的方向性还可以解释一些自然界中的现象。
例如，热传导是热量从高温区域向低温区域传播的过程。
根据热力学第二定律，这个过程是不可逆的，因为热力学第二定律要求热量从高温区域传递到低温区域以增加系统熵。
这也解释了我们为什么感觉到热量总是从热的地方流向冷的地方。