热力学四大定律
热力学定理
热力学定理
热力学定理，是描述物理学中热学规律的定律，包括热力学第零定律，热力学第一定律、热
力学第二定律和热力学第三定律。
热力学第零定律--假如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--力学能可所有转换成热能，"可是热能却不能以有限次的实验操作
所有转换成功(热机不可得)。
热力学第三定律--零度不可达到但能够无限趋近。
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。
热力学定律
热力学定律热力学，全称热动力学是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科；它着重研究物质的平衡状态以及与准平衡态的物理、化学过程。
热力学定义许多宏观的变量（像温度、内能、熵、压强等），描述各变量之间的关系。
热力学描述数量非常多的微观粒子的平均行为，其定律可以用统计力学推导而得。
热力学可以总结为四条定律。
热力学第零定律定义了温度这一物理量，指出了相互接触的两个系统，热流的方向。
热力学第一定律指出内能这一物理量的存在，并且与系统整体运动的动能和系统与环境相互作用的势能是不同的，区分出热与功的转换。
热力学第二定律涉及的物理量是温度和熵。
熵是研究不可逆过程引入的物理量，表征系统通过热力学过程向外界最多可以做多少热力学功。
热力学第三定律认为，不可能透过有限过程使系统冷却到绝对零度。
热力学可以应用在许多科学及工程的领域中，例如引擎、相变化、化学反应、输运现象甚至是黑洞。
热力学计算的结果不但对物理的其他领域很重要，对化学、化学工程、航太工程、机械工程、细胞生物学、生物医学工程及材料科学等科学技术领域也很重要，甚至也可以应用在经济学中。
热力学是从18世纪末期发展起来的理论，主要是研究功与热量之间的能量转换；在此功定义为力与位移的内积；而热则定义为在热力系统边界中，由温度之差所造成的能量传递。
两者都不是存在于热力系统内的性质，而是在热力过程中所产生的。
热力学的研究一开始是为了提升蒸汽引擎的效率，早期卡诺有许多的贡献，他认为若引擎效率提升，法国是有可能赢得拿破仑战争。
出生于爱尔兰的英国科学家开尔文在1854年首次提出了热力学明确的定义：“热力学是一门描述热和物体中各部份之间作用力的关系，以及描述热和电器之间关系的学科。
”一开始热力学研究关注在热机中工质（如蒸气）的热力学性质，后来延伸到化学过程中的能量转移，例如在1840年科学家盖斯提出，有关化学反应的能量转移的研究。
化学热力学中研究熵对化学反应的影响。
统计热力学也称为统计力学，利用根据微观粒子力学性质的统计学预测来解释宏观的热力学性质。
简述你所了解的热力学定律
简述你所了解的热力学定律热力学有四大定律，即第一、第二、第三、第零定律首先是热力学第一定律：热力学第一定律（即能量守恒定律）的书面定义是：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。
人类在近代对于永动机的研究与追求非常狂热，将早期的永动机（不需要耗费能量就能无止境运动）归为第一类永动机。
所以，热力学第一定律从永动机的角度表述为：第一类永动机不可能制成。
需要说明的是，热力学第一定律是在大量实践的基础上总结出来的，并不是严格证明出来的，更像是一种假定，只不过这种假定在大量的充分的实践中被认为是正确的（其实所有的定律都是这种套路——先有假定，再有实践，再有证明，这其实也是自然科学发展的基础）。
早期的热力学研究因为是处于刚开始大大解放人类生产力的资本主义发展早期，那时候热机的研究与发展还很不成熟，因此只限于热和功（指的是体积功，即机械能，不包括电功等非体积功）的相互转化问题。
因此，热力学第一定律基于热机的表述是：热可以变为功，功也可变为热，但它们的总量是不变的。
表征热力学系统能量的是内能。
因此，热一（热力学第一定律，下同）的数学表达式为：△U（内能变化量）=Q（吸热量）+W（吸收体积功的量）考虑到内能是整个系统的能量，难于测定，而吸热量可测，所以公式移项变为：Q=△U-W因为W被规定为外界对系统的体积功，所以可以表示为W=-△(pV)，p即体系压强，V即体积；因为一般的化学反应都是在恒压状态下（都是敞口的容器，密闭容器技术含量高，危险性大，比较不常见），所以p是定值，这时候W即转化为V的差值△V。
所以Q=△U+p△V。
这个时候为了表达式的完美（Q最好是某个量的差值实际才会比较方便计算）进一步变形为：Q=(U2-U1)+p(V2-V1)=(U2+pV2)-(U1+pV1)=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)，很显然，我们需要定义一个物理量表示（U+PV），最终将此定义为焓（用H表示）。
热力学定律知识点
热力学定律知识点热力学定律是研究物质热力学性质的基本规律，包括能量守恒定律、熵增定律、热力学温标和热力学过程等方面的内容。
下面将具体介绍这些热力学定律的知识点。
一、能量守恒定律能量守恒定律是热力学中的基本定律之一，它指出在一个孤立系统中，能量的总量是恒定不变的。
换句话说，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
能量守恒定律适用于各种物理过程，无论是机械过程、热力学过程还是化学过程。
在这些过程中，能量可以以不同的形式存在，如机械能、热能、化学能等。
根据能量守恒定律，系统中所有形式的能量的总和不会发生变化，只会相互转化。
二、熵增定律熵增定律是热力学中的另一个重要定律，它描述了自然界中熵（系统的无序程度）的增加趋势。
根据熵增定律，一个孤立系统的熵在正向过程中总是增加的。
熵增定律可以从微观角度解释。
在一个孤立系统中，分子的运动是随机的，当系统发生变化时，分子的排列和速度分布也会发生变化，从而导致系统的熵增加。
这个过程是不可逆的，即无法逆转。
三、热力学温标热力学温标是用来测量温度的尺度，它是建立在热力学定律基础上的。
热力学温标与其他温标（如摄氏温标、华氏温标）不同的是，它是基于热力学过程的性质进行定义的。
热力学温标的基本原理是根据热力学过程的可逆性，将温度定义为系统的热平衡状态下的某个性质。
在热平衡状态下，系统内部各部分之间没有宏观的热量传递，即系统各部分的温度相等。
热力学温标的单位是开尔文（K）。
四、热力学过程热力学过程是指物质在不同温度和压力条件下发生的变化过程。
根据热力学定律，热力学过程可以分为准静态过程和非准静态过程。
准静态过程是指系统在每一步都处于平衡状态下进行的过程。
在准静态过程中，系统的各个参数（如温度、压力、体积等）都发生连续变化，且变化过程非常缓慢，以至于系统始终处于平衡状态。
准静态过程是热力学中用来推导和分析问题的一种理想化模型。
非准静态过程是指系统在进行过程中不处于平衡状态下的过程。
热力学四大定律被证伪
热力学四大定律被证伪热力学是研究能量转化和能量流动规律的科学。
在热力学的发展过程中，形成了四大定律，被广泛应用于物理、化学、工程等领域。
然而，随着科学技术的发展和实验技术的进步，一些实验证据逐渐出现，挑战了热力学四大定律。
本文将从热力学四大定律的定义和问题出发，详细探讨这些定律被证伪的情况。
第一定律：能量守恒定律能量守恒定律是热力学的基本法则之一，指出能量在系统中的总量不变。
一般来说，能量可以以不同形式存在，包括热能、机械能、电能等。
然而，现实中的一些现象表明，能量并非总是守恒的。
首先，热能的转化过程中存在能量的损失。
例如，在能量转化为热能的过程中，会有一部分能量以其他形式散失，如机械能的损失、辐射能的损失等。
这一现象被称为能量的损失或能量的耗散，违反了能量守恒定律的假设。
其次，能量守恒定律忽略了与宇宙总体能量的相互作用。
宇宙中的能量不断地传输和转化，可能与系统中的能量发生相互作用。
在这种情况下，能量守恒定律就不再适用，因为它只考虑了系统内部的能量转化，而忽略了与外部环境之间的能量交换。
第二定律：熵增原理熵增原理是指在孤立系统中，系统的熵（无序度）通常会增加，而不会减少。
然而，对于某些特定的系统，这一定律也存在被证伪的情况。
首先，涉及微观尺度的系统，如分子运动，存在低熵状态下的演化。
通过统计力学的研究可以得知，在一定条件下，系统在非均匀分布的初始状态下，有可能出现自发性的有序演化，即从低熵到高熵的转变，反驳了熵增原理。
其次，尽管熵增原理在宏观尺度上得到了验证，但在宇宙尺度上的应用仍然存在争议。
宇宙由于它的巨大规模和复杂性，可能存在一些特殊的物理机制，使得宇宙整体熵的增长与熵增原理不完全一致。
因此，在宇宙学中，熵增原理的应用仍然存在许多未解之谜。
第三定律：绝对不可达到的零温度根据热力学第三定律，绝对零度是无法通过有限步骤达到的温度，也就是说，任何物体都不能完全被冷却到绝对零度。
然而，随着科学技术的发展，一些实验数据表明，绝对零度可能是可以实现的。
热力学四大定律
热力学四大定律：第零定律——若A与B热平衡，B与C热平衡时，A与C也同时热平衡第一定律——能量守恒定律(包含了热能)第二定律——机械能可全部转换成热能，但是热能却不能以有限次的试验操作全部转换成功(热能不能完全转化为功)第三定律——绝对零度不可达成性热力学定律的发现及理论化学反应不是一个孤立的变化过程，温度、压力、质量及催化剂都直接影响反应的方向和速度。
1901年，范霍夫因发现化学动力学定律和渗透压，提出了化学反应热力学动态平衡原理，获第一个化学奖。
1906年能斯特提出了热力学第三定律，认为通过任何有限个步骤都不可能达到绝对零度。
这个理论在生产实践中得到广泛应用，因此获1920年化学奖。
1931年翁萨格发表论文“不可逆过程的倒数关系”，阐明了关于不可逆反应过程中电压与热量之间的关系。
对热力学理论作出了突破性贡献。
这一重要发现放置了20年，后又重新被认识。
1968年获化学奖。
1950年代，普利戈金提出了著名的耗散结构理论。
1977年，他因此获化学奖。
这一理论是当代热力学理论发展上具有重要意义的大事。
它的影响涉及化学、物理、生物学等广泛领域，为我们理解生命过程等复杂现象提供了新的启示。
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。
这一结论称做“热力学第零定律”。
热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。
定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。
它为建立温度概念提供了实验基础。
这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。
热力学中的热力学定律
热力学中的热力学定律热力学是研究能量转化和能量运动规律的学科，其研究对象包括热、功和能量等。
在热力学领域中，有许多重要的定律来描述能量的转移和转化过程。
本文将介绍热力学中的几个基本定律，包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称能量守恒定律，是热力学中最基本的定律之一。
它表明在一个孤立系统中，能量不能被创造或破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
换句话说，能量的总量在任何一个系统中是恒定的。
根据热力学第一定律，能量可以被转化为热量和功。
当系统从外界吸收热量时，内部的能量增加；当系统对外界做功时，内部的能量减少。
这个定律为我们理解自然界中能量的转化过程提供了基础。
二、热力学第二定律热力学第二定律是描述能量转移和转化方向的定律。
它表明在一个孤立系统中，自发过程的熵不会减少，即系统趋向于向更高熵的状态发展。
熵是一个描述系统混乱程度的物理量。
热力学第二定律指出，自然趋向于从有序向无序的方向发展，即系统的熵增加。
这个定律揭示了自然界中存在的不可逆过程，如热量从高温物体传递到低温物体的热传导。
热力学第二定律还引申出了热力学效率的概念。
热力学效率是指在能量转化过程中有用能量与总输入能量之比。
根据热力学第二定律，任何热机的效率都不可能达到100%。
这是因为在能量转换过程中总会有一部分能量转化为无用的热量。
三、热力学第三定律热力学第三定律是热力学中最后一个基本定律。
它描述了温度趋向绝对零度时的行为，即系统在绝对零度时（0K）达到熵的最小值。
根据热力学第三定律，当温度趋近于绝对零度时，物质的熵趋近于零。
这个定律也成为Nernst定理，它为实现绝对零度提供了理论基础。
热力学第三定律的意义在于揭示了温度趋于绝对零度时物质的行为，也为材料科学和凝聚态物理学领域的研究提供了重要理论支持。
总结热力学中的热力学定律包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
热力学第一定律描述了能量的转移和转化，热力学第二定律指明了能量转移的方向，热力学第三定律揭示了温度趋近于绝对零度时系统的行为。
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热力学四大定律：
第零定律——若A与B热平衡，B与C热平衡时，A与C也同时热平衡
第一定律——能量守恒定律(包含了热能)
第二定律——机械能可全部转换成热能，但是热能却不能以有限次的试验操作全部转换成功(热能不能完全转化为功)
第三定律——绝对零度不可达成性
热力学定律的发现及理论
化学反应不是一个孤立的变化过程，温度、压力、质量及催化剂都直接影响反应的方向和速度。
1901年，范霍夫因发现化学动力学定律和渗透压，提出了化学反应热力学动态平衡原理，获第一个化学奖。
1906年能斯特提出了热力学第三定律，认为通过任何有限个步骤都不可能达到绝对零度。
这个理论在生产实践中得到广泛应用，因此获1920年化学奖。
1931年翁萨格发表论文“不可逆过程的倒数关系”，阐明了关于不可逆反应过程中电压与热量之间的关系。
对热力学理论作出了突破性贡献。
这一重要发现放置了20年，后又重新被认识。
1968年获化学奖。
1950年代，普利戈金提出了著名的耗散结构理论。
1977年，他因此获化学奖。
这一理论是当代热力学理论发展上具有重要意义的大事。
它的影响涉及化学、物理、生物学等广泛领域，为我们理解生命过程等复杂现象提供了新的启示。
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。
这一结论称做“热力学第零定律”。
热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。
定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。
它为建立温度概念提供了实验基础。
这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。
而温度相等是热平衡之必要的条件。
热力学中以热平衡概念为基础对温度作出定义的定律。
通常表述为：与第三个系统处于热平衡状态的两个
系统之间，必定处于热平衡状态。
热力学第一定律
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。
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－A或Q＝ΔU＋A 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－A＋Z。
当然，上述ΔU、A、Q、Z均可正可负。
对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为dQ＝dU＋dA因U是态函数，dU是全微分；Q、A是过程量，dQ和dA只表示微小量并非全微分，用符号d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、克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。
2、开尔文说法：不可能从单一热源吸取热使之完全变成功，而不发生其他变化。
从单一热源吸热作功的循环热机称为第二类永动机，所以开尔文说法的意思是“第二类永动机无法实现”。
为什么没有永动机，就是因为有熵的原因。
TdS = dU+pdV und Qrev=TdS
熵及熵增原理
克劳修斯首次从宏观角度提出熵概念(S=Q/T)，而后波尔兹曼又从微观角度提出熵概念(S=klnW),其两者是相通的,近代的普里戈金提出了耗散结构理论,将熵理论中引进了熵流的概念,阐述了系统内如果流出的熵流(dSe)大于熵产生(dSi)时,可以导致系统内熵减少，即dS=dSi+ dSe<0，这种情形应称为相对熵减。
但是，若把系统内外一并考察仍然服从熵增原理。
熵增原理最经典的表述是：“绝热系统的熵永不减少”，近代人们又把这个表述推广为“在孤立系统内，任何变化不可能导致熵的减少”。
熵增原理如同能量守恒定律一样，要求每时每刻都成立。
关于系统现在有四种说法，分别叫孤立、封闭、开放和绝热系统，孤立系统是指那些与外界环境既没有物质也没有能量交换的系统，或者是系统内部以及与之有联系的外部两者总和，封闭系统是指那些与外界环境有能量交换，但没有物质交换的系统，开放系统是指与外界既有能量又有物质交换的系统，而绝热系统是指既没有粒子交换也没有热能交换，但有非热能如电能、机械能等的交换。
热力学第三定律
有各种不同的表达方式。
对化学工作者来说，以普朗克（M.Planck,18 58-1947,德）表述最为适用。
它可表述为“在热力学温度零度（即T=0开）时，一切完美晶体的熵值等于零。
”所谓“完美晶体”是指没有任何缺陷的规则晶体。
据此，利用量热数据，就可计算出任意物质在各种状态（物态、温度、压力）的熵值。
这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵。
此定律还可表达为“不可能利用有限的可逆操作使一物体冷却到热力学温度的零度。
”此种表述可简称为“绝对零度不可能达到原理。