0102热力学三大定律
热力学三大定律知识点运用
热力学三大定律知识点运用热力学是研究能量转化和能量传递规律的科学，它有着广泛的应用。
其中，热力学的三大定律是热力学研究的基础，也是热力学运用的重要原则。
本文将介绍热力学三大定律的知识点，并探讨它们在实际应用中的运用。
第一定律：能量守恒定律能量守恒定律是热力学的基本原理之一。
它表明在一个封闭系统中，能量的总量是不变的。
换句话说，能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
这个定律在能量转换和能量传递的过程中起着重要作用。
在实际应用中，能量守恒定律被广泛运用。
例如，在工业生产中，我们通常会利用能量守恒定律来设计和改进能源系统，以提高能量利用效率。
在日常生活中，我们也可以运用这个定律来节约能源。
比如，我们可以通过合理使用电器设备、减少能源浪费来实现能量的有效利用。
第二定律：热力学第二定律热力学第二定律是描述能量转化过程中能量的不可逆性的定律。
它表明在一个孤立系统内，自发过程总是朝着熵增的方向进行。
熵是一个描述系统无序程度的物理量，熵增意味着系统的无序程度增加，能量转化变得不可逆。
热力学第二定律的应用非常广泛。
在工程领域中，我们需要考虑热力学第二定律来设计高效的能源系统。
例如，在汽车发动机中，热能的转化是一个复杂的过程，需要充分考虑热力学第二定律的要求，以提高燃料利用率。
此外，热力学第二定律还可以用来解释自然界中的一些现象，如水从高处流向低处、热量从热源传递到冷源等。
第三定律：热力学第三定律热力学第三定律是描述物质在绝对零度时行为的定律。
它表明在温度接近绝对零度时，物质的熵趋于一个常数，且这个常数为零。
热力学第三定律对于研究物质的性质和行为具有重要意义。
热力学第三定律在实际应用中也有一些重要的运用。
例如，在材料科学中，我们可以利用热力学第三定律来研究材料的热容、热导率等性质。
此外，热力学第三定律还可以用来解释一些特殊的现象，如超导、玻色–爱因斯坦凝聚等。
热力学的三大定律在能量转化和能量传递的过程中起着重要作用。
三大热力学定律的内容
三大热力学定律的内容热力学是研究能量转化与传递规律的学科，是物理学的重要分支之一。
热力学定律是热力学研究的基础，它们揭示了能量守恒和热能传递的规律。
下面将逐一介绍三大热力学定律的内容。
第一定律：能量守恒定律能量守恒定律是热力学中最基本的定律之一，也是自然界中普遍存在的基本规律。
能量守恒定律表明，在任何一个封闭系统中，能量的总量是恒定不变的。
换句话说，能量既不能从不存在的地方产生，也不能消失到不存在的地方去。
能量守恒定律可以用以下方式表达：在一个封闭系统中，能量的增加等于系统所吸收的热量与做功之和。
这个定律告诉我们，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。
第二定律：热力学第二定律热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它揭示了热能传递的方向性和不可逆性。
热力学第二定律可以从两个方面来理解：热力学不可逆性原理和熵增原理。
热力学不可逆性原理指出，自然界中存在着一种不可逆的现象，即热量不会自发地从低温物体传递到高温物体。
这意味着热量只能自高温物体传递到低温物体，而不能反过来。
熵增原理是热力学第二定律的另一个表述。
熵是描述系统无序程度的物理量，熵增原理指出，在一个孤立系统中，熵总是趋向于增加，而不会减少。
这意味着自然界中的过程是趋向于无序的，而不是有序的。
例如，热量从高温物体传递到低温物体时，熵会增加，系统的无序程度也会增加。
第三定律：绝对零度定律绝对零度定律是热力学中的第三大定律，它规定了温度的下限。
根据绝对零度定律，当一个物体的温度降到绝对零度时，也就是零开尔文（-273.15摄氏度），物体的分子热运动将停止。
绝对零度定律的提出是由于研究物体的热容性质时发现，随着温度的降低，物体的热容趋向于零。
这表明，在绝对零度附近，物质的分子热运动几乎完全停止，物体的热容也趋近于零。
绝对零度定律在热力学中具有重要的应用价值。
例如，在研究低温物理学和超导材料时，绝对零度定律被广泛应用。
总结热力学定律是研究能量转化和热能传递规律的基础，它们分别是能量守恒定律、热力学第二定律和绝对零度定律。
科技常识：热力学的三大定律
科技常识：热力学的三大定律在事业单位考试当中，科技常识考试频率比较高，其中理解性和识记性考查方式均有，考查范围广泛，需注重日常积累。
今天主要给大家介绍的是物理当中的热力学三大定律。
1.第一定律(能量守恒定律)内容：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。
自从焦耳以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。
内能变换方式：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。
改变内能的两种方式：1.做功(eg：摩擦生热) 2.热传递(eg:冬天的时候烤火)否定了第一类永动机。
(eg:要让马儿跑，还让马儿不吃草)第一类永动机:某物质循环一周恢复到初始状态，不吸热而向外放热或做功，这叫“第一类永动机”。
由能量守恒定律可知，能量不会凭空产生。
这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功是不可能实现的。
2.第二定律(熵增定律)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(人为干预除外)。
(eg:冰箱)总结：虽然能量守恒但是自然界能量转化都是具有方向性的，不可逆的。
熵是什么：随时间发展，一个孤立体系中的熵绝不会减小。
(eg1:一壶开水放着放着就凉了;eg2:一片树叶飘落就不会再回到树上) 否定了第二类永动机(能量转化有方向性)第二类永动机：在热力学第一定律问世后，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，于是有人提出，设计一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头，这就是第二类永动机。
从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。
3.第三定律(绝对零度)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。
热力学三大定律分别是什么
热力学三大定律分别是什么
第一定律：能量守恒定律
第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学中最基本的定律之一。
它表明能量在自然界中不能被创造或者毁灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
这意味着一个封闭系统中的能量总量是恒定的，即能量的变化等于能量的转移。
换句话说，系统内的能量增加必须等于从系统中输出的能量减少。
第一定律的数学表达为：
$$\\Delta U = Q - W$$
其中，U为系统内能的变化，Q为系统吸收的热量，W为系统对外做的功。
第二定律：熵增定律
第二定律，又称为熵增定律，描述了自然系统朝着更高熵状态演化的方向。
熵是一个描述系统无序程度的物理量，熵增定律表明在一个孤立系统中，熵永远不会减少，只能增加或保持不变。
换句话说，热力学第二定律阐明了自然中不可逆的过程。
数学表达式为：
$$\\Delta S \\geq 0$$
其中，$\\Delta S$为系统熵的变化。
第三定律：绝对零度不可达性原理
热力学第三定律是与系统的绝对零度状态有关的定律，也称为绝对零度不可达性原理。
根据这一定律，在有限的步骤内无法将任何系统冷却到绝对零度。
绝对零度是温度的最低可能值，达到这个温度时物质的热运动会停止。
这一定律的提出主要是为了指出温度接近绝对零度时系统的行为，以及随着温度趋近于零熵也趋近于零。
具体表述为：
不可能通过有限的步骤将任何物质冷却到绝对零度。
热力学三大定律
热力学三大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。
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=W2.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=Q3.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能量守恒定律内容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。
热力学三大定律精讲
热力学三大定律精讲热力学是物理学的一个重要分支，以研究能量转化和物质间相互作用为主要对象。
在热力学研究中，有三大定律被广泛接受并应用，它们分别是“热力学第一定律”、“热力学第二定律”和“热力学第三定律”。
本文将深入探讨这三大定律的内涵和应用。
热力学第一定律热力学第一定律，也称能量守恒定律，指出能量不会产生或消失，只会由一种形式转化为另一种形式。
换句话说，系统能量的改变等于系统对外做功的大小减去系统从外界获得的热量。
这一定律为热力学提供了基本框架，是研究能量转化的基础。
热力学第二定律热力学第二定律是热力学的核心原理之一，也被称为熵增原理。
该定律指出，热永不能自然地从低温物体传递到高温物体，系统的熵永不减少。
这意味着自然界中的过程总是朝着熵增的方向发展，系统从有序向无序演化。
热力学第二定律为我们提供了判断自然界过程方向的重要依据。
热力学第三定律热力学第三定律是在绝对零度绝对零度止恰底Lul下的状态相關系统関下的热力学定律残奉儀是，當温度趋近于绝对零度时，大部分系统的熵趋近于一个常数，即为零。
它指出，在温度绝对为零的情况下，物质的熵也将为零，系统处于最低能量状态。
热力学第三定律为我们提供了有关绝对零度温标的重要信息，也为我们研究物质性质提供了理论依据。
总结通过以上对热力学三大定律的阐述，我们可以看到它们在热力学研究和工程应用中的重要性。
热力学第一定律奠定了能量守恒的基础，第二定律告诉我们自然界的不可逆性，第三定律为我们解释了系统在绝对零度时的行为。
这三大定律相互联系，共同构成了热力学基本原理的框架，对于理解和应用热力学知识具有重要意义。
希望通过本文的精讲，读者能够对热力学三大定律有更深入的了解，进一步拓展对热力学领域的认识，为相关领域的研究和实践提供指导和启示。
热力学三大定律知识点运用
热力学三大定律知识点运用热力学是研究物质的能量转化和能量传递规律的学科，其中包含了热力学三大定律，即热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
这三大定律是热力学研究的基础，也是应用于各个领域的重要原理。
本文将介绍这三大定律的知识点，并探讨它们在实际生活中的应用。
热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学的基本原理之一。
它表明能量在物质之间的转移和转化过程中是守恒的，能量不会凭空消失或产生。
根据能量守恒定律，我们可以推导出能量守恒方程式，即能量的输入等于输出。
这个定律在能量转换和能量利用方面有着广泛的应用。
例如，在能源领域，我们需要根据能量守恒定律来计算能源的输入和输出，以评估能源的利用效率和可持续性。
热力学第二定律是描述热力学过程方向性的定律，也被称为热力学不可逆性定律。
它表明热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是相反的。
根据热力学第二定律，热量只能从高温物体传递到低温物体，这是因为热量是由高温物体的热运动向低温物体的热运动传递的。
这个定律在能量转换、热机效率和能量利用方面有着重要的应用。
例如，在工程领域，我们需要根据热力学第二定律来设计高效的热机，提高能源利用效率。
热力学第三定律，也称为绝对零度定律，是热力学中关于温度的定律。
它表明当温度趋近于绝对零度时，物体的熵趋近于零。
绝对零度是温标的零点，绝对零度下物体的分子热运动趋于停止，熵达到最低值。
热力学第三定律在低温物理学和材料科学中有着重要的应用。
例如，在超导材料的研究中，热力学第三定律被用来解释材料在超导转变点附近的行为，以及预测材料的超导性能。
除了以上三大定律，热力学还包括了其他重要的知识和定理，例如熵增定律、热力学势函数等。
这些知识和定理都是热力学研究和应用的基础。
熵增定律表明在一个孤立系统中，熵总是增加的，这是因为热力学过程是不可逆的。
热力学势函数是描述系统平衡状态的函数，例如内能、焓、自由能等。
利用热力学势函数，我们可以分析和计算系统的平衡性质和稳定性。
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂虽然从远古时期人类早就学会了取火和用火，人们就注意探究热、冷现象本身。
但是热力学成为一门系统的学科却要到19世纪，在19世纪40年代前后，人们已经形成了这样的观念:自然界的各种现象间都是相互联系和转化的。
人们对热的研究也不再是孤立地进行，而是在热与其他现象发生转化的过程中认识热，特别是在热与机械功的转比中认识热。
热力学在发展过程中形成了三大基本定律，它们构成了热力学的核心。
热力学第一定律：能量守恒定律德国物理学家迈尔从1840年起就开始研究自然界各种现象间的转化和联系。
在他的论文《与有机运动相联的新陈代谢)中，把热看作“力”(能量)的一一种形式，他指出'热是能够转比为运动的力“。
他还根据当时的气体定压和定容比热的资料,计算出热的机械功当量值为367kgm/千k。
在论文中，迈尔详细考察了当时已知的几种自然现象的相互转化，提出了“力“不灭思想，迈尔是最早表述了能量守恒定律也就是热力学第一定律的科学家。
1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。
他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。
1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。
他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。
” 加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。
把热看成是一种状态量。
由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。
经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。
能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。
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)。
热力学三大定律精讲
热力学三大定律精讲热力学是物理学的一个重要分支，主要研究系统的热能与其他形式能量之间的转化关系及其物质的性质。
热力学定律是这一领域的基础，其核心内容由三条基本定律构成，分别为热力学第一定律、第二定律和第三定律。
本文将详细解析这三大定律的核心概念、公式及其在实际应用中的重要性。
热力学第一定律热力学第一定律又称能量守恒定律，它的核心思想是：在一个孤立系统中，能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
该定律可以用以下公式表示：[ U = Q - W ]其中： - ( U )：系统内能的变化 - ( Q )：系统吸收的热量 - ( W )：系统对外界所做的功内能内能（Internal Energy）是指系统中所有微观粒子的总热运动能量，包括分子震动、转动和振动等。
它是与温度、体积和压强等状态变量密切相关的。
应用实例在实际应用中，热力学第一定律可以用来指导很多工程、化工和物理现象。
例如，在热机的运行中，燃料燃烧产生的化学能转化为机械能，这一过程遵循了第一定律。
热机效率效率（Efficiency）是用来描述热机性能的重要指标。
理论上，一个理想热机所能达到的最大效率可以通过卡诺循环计算得出：[ = 1 - ]其中： - ( T_h )：高温侧的绝对温度 - ( T_c )：低温侧的绝对温度如果我们将效率引入到第一定律中，就能了解到实际工作中的损耗及改进空间，为提高热机工作的有效性提供指导。
热力学第二定律热力学第二定律强调了不可逆过程和熵增原则。
根据该定律，孤立系统中的熵总是趋于增加，即自然过程具有单向性。
常见的表述方式之一为“热量自发地从高温物体流向低温物体，而不是相反”。
熵熵（Entropy）是一种度量系统混乱程度或信息丧失程度的重要物理量，符号通常用 S 表示。
熵在热力学中的重要性主要体现在以下几点： - 它提供了一种新的研究能源转化的方法。
- 它有助于判断过程中方向性的高低（自发过程往往伴随熵增）。
热力学三大定律
热力学三大定律
热力学三大定律
热力学第一定律(能量守恒定律): 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。
财富也不会凭空产生，也不会凭空消失。
只不过从你的口袋转移到他的口袋，或者从现金变成了房子或美女。
热力学第二定律指热永远都只能由热处转到冷处。
简言之即是热不能自发的从冷处转到热处，任何高温的物体在不受热的情况下，都会逐渐冷却。
热的本质乃粒子运动时所产生的能量。
换言之，没有外界输入能源、能量，粒子最终都会慢慢的停顿下来，继而不再产生热能。
任何热潮都会冷却，任何泡沫都会破裂，任何人都会死，任何政权都会倒台。
反过来考虑，任何冷门，在受到外界的刺激后，会变成热门，但外界刺激消失后，又回复原貌。
热力学第三定律在热能作功的过程中，都总会有一部分能量会失去，并非100%原原本本地转化。
而量度能量转化过程中失去的能量有多少，一般都是以熵值显示。
由于能量在形式转换过程中必有能量损耗，所以在这个过程中，熵总是会增加。
由于在趋近于绝对温度零度时基本上可说差不多没有粒子运动的能量，所以在这个状态下，亦不会有熵的变化，这样的熵变化率自然是零。
换句话说，绝对零度永远不可能达到。
在交易的过程中，你必须交税和费。
交易得越多，额外损失越多，所以你必须减少交易的频率，减少离婚的次数。
但当你穷死了的时候（一般不会这么倒霉），就不必交税了。
物理学中的热力学第三定律知识点
物理学中的热力学第三定律知识点热力学第三定律是热力学中的基本原理之一，它关注的是物质在绝对零度时的行为。
本文将介绍热力学第三定律的概念、基本表述以及与其他定律的关系，以帮助读者更好地理解热力学的基本原理。
一、热力学第三定律的概念热力学第三定律是指当温度趋近绝对零度时，物质的熵趋近于一个常数。
熵是热力学中用来描述系统无序性的物理量，绝对零度通常定义为摄氏零下273.15度或开氏零度0K。
热力学第三定律表明，在绝对零度时，物质的熵将达到最低值，即系统无序性达到最小，这时熵的值为一个常数。
二、热力学第三定律的表述对于热力学第三定律的具体表述可以有多种方式，以下是两种常见的表述方式：1. 开尔文表述：绝对零度是不可达到的，因此根据开尔文表述，热力学第三定律可以被表述为“绝对零度时系统的熵为零。
”2. 朗缪尔-白劳表述：朗缪尔-白劳表述则更关注粒子在绝对零度时的行为，它指出在温度趋近于零度时，物质的熵趋近于零。
“当系统温度趋于绝对零度时，理想晶体的熵趋近于零。
”三、热力学第三定律的重要性热力学第三定律的重要性体现在以下几个方面：1. 提供了物质性质的基准：热力学第三定律为测量物质性质提供了一个基准，即通过比较实际测量值与绝对零度下的熵值，可以判断物质在不同温度下的无序程度和行为。
2. 研究凝聚态物质的行为：热力学第三定律在凝聚态物质的研究中具有重要意义，特别是在低温条件下。
通过了解物质在接近绝对零度时的行为，可以揭示物质的特殊性质，如超导、超流等现象。
3. 揭示了物质的稳定性：热力学第三定律指出系统在绝对零度时将趋于稳定状态，这为理解物质的持久性和稳定性提供了理论基础。
四、热力学第三定律与其他定律的关系热力学第三定律与其他两个热力学定律（热力学第一定律和热力学第二定律）共同构成了热力学的基本原理。
热力学第一定律（能量守恒定律）表明能量在系统中的转化与守恒，是热力学的基础。
热力学第二定律（熵增定律）则描述了系统中熵的增加趋势，即系统自发向无序方向演化的方向性规律。
热力学第零、一、二、三定
热力学第零、一、二、三定热力学第0定律：热力学共有四大定律，其中热力学第0定律是莱布尼茨定律或熵-热量定律，它提出，万事万物的状态、过程以及环境所可取得的熵积累都是不变的，也就是所谓的熵守恒定律，这是热力学的基础定律。
如果将物质的原子、分子等基本组成空间的状态比较自由，那么其自发地向熵增大的方向发展，即自发地进入更高的熵状态，直至某一极限，它就会变成完全混乱的状态，最终只剩下温度、压强、物质的量以及流量等大量物理量，熵就变成不变的数量，即守恒定律。
热力学第一定律：热力学第一定律是费米定律，即热量律定律。
它表明,热力学过程中总的热量Q受外界工作W的作用，总的能量不变，即Q+W=const。
即在实验室中，若有受外界工作所引起的热量改变时，只有两种可能：可能是A物质中物质的能量减少，同时导致B物质中物质的能量增加，或者A物质中物质的能量减少，而B物质中物质的能量不变。
由此可见，热力学第一定律告诉人们，这些热力学过程的总的能量保持不变，或者说，这些热力学过程的总的热量是不变的。
热力学第二定律：热力学第二定律指的是利维-默尔定律，或熵定律，也称为费米-利维定律，它表明：在热力学过程中只有当整个热力学系统的所有热力学过程都是单向的时候，整个系统的熵才会增加。
熵理论的本质是紊乱的概念，它意味着一个系统越是紊乱，它的熵就越大，普遍而言，当热力学系统不再能够进行无穷小的处理的时候，就表明熵的最终极限或热量的最终极限已达到，由此看来，热力学第二定律是热力学中非常重要的一个环节。
热力学第三定律：热力学第三定律是著名的原文森-洛伊德定律，即热力学“有效等温”定律，它表明：热力学系统处于有效等温的时候，在特定的压强下，任何物质的状态都是有限的，温度只能达到一个特定的水平，温度不可能永远保持在特定的水平上，而是有极限的水平可以，它将温度运算由极端极限变成无穷小或无穷大，当将一具体物质加热到一定温度时，当它冷却到一定温度，它的温度也不会再升，这说明了物质所具有的温度有一个极限值，以满足有效等温的定律。
热力学三定律物理含义
热力学三定律物理含义
热力学三定律是热力学的基本原理，它们描述了热力学系统中能量的传递和转换规律。
以下是热力学三定律的物理含义：
1.零定律：也称为热力学平衡定律。
它表明，在一个封闭系统中，当所有宏观过程达到平衡时，系统内各部分的温度相等。
这意味着在没有热量传递的情况下，系统内各部分的能量分布达到稳定状态。
2.第一定律：也称为能量守恒定律。
它表明，在一个封闭系统中，系统内能量的总量是恒定的。
能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量量保持不变。
这意味着热量、功和能量转化之间的关系。
3.第二定律：也称为热力学熵定律。
它表明，在一个封闭系统中，自发的过程总是使得系统的熵增加。
熵是表示系统混乱程度或不确定性的物理量。
第二定律揭示了热量传递过程中的方向性，即热量自发地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到高温物体。
4.第三定律：也称为热力学熵定律的补充。
它表明，在绝对零度时，物质的熵趋向于零。
这意味着在低温条件下，系统的混乱程度降低，有序性增加。
第三定律在实际应用中主要用于判断物质的相变过程。
总之，热力学三定律揭示了能量传递、转换和分布的基本规律，是热力学理论的基础。
这些定律在科学研究和工程应用中具有广泛的意义，有助于我们更好地理解和利用热力学现象。
热力学第三定律绝对零度与热平衡
热力学第三定律绝对零度与热平衡热力学第三定律是描述物质在接近绝对零度时的热平衡行为的定律。
它规定了当物体的温度趋近于绝对零度时，熵趋于零。
本文将探讨热力学第三定律、绝对零度以及热平衡三者之间的关系。
热力学第三定律是热力学中最基础也是最后一个被发现的定律。
它于1906年由杰姆森·玻尔茨和沃尔特·纳南斯提出。
热力学第三定律的核心内容是：当温度趋近于绝对零度时，熵的值趋近于零。
这意味着物质在接近绝对零度的温度下已经失去了所有的无序状态，达到了最低的能量状态。
绝对零度是热力学温标的零点，它的数值为0K，相当于-273.15摄氏度。
在实际世界中，绝对零度是无法达到的，因为要将物体冷却到绝对零度需要无限的时间与能量消耗。
但是通过实验和理论计算，可以将物体的温度降低到接近绝对零度，并观察物质在极低温下的性质和行为。
当物体的温度接近绝对零度时，其分子动能减小，分子运动趋向冻结。
这种状态下，物体的热容减小至极小值，可以忽略不计。
此时的物体被认为处于热平衡状态，即物体内部各个微观粒子之间的热运动达到了平衡，不存在热量的流动。
热力学第三定律与热平衡有着密切的关系，因为在接近绝对零度的温度下，物质已经失去了所有的无序状态，处于最低能量状态，不再发生热量的交换和熵的变化。
热平衡是热力学中的一个重要概念，指的是物质内部各个微观粒子之间的热运动达到了平衡状态，不存在热量的流动和能量的转化。
在热平衡状态下，物体各个部分的温度是均匀稳定的，不会发生温度差异。
在接近绝对零度的温度下，物质已经达到了最低能量状态，不再发生热量的传递和熵的变化，处于热平衡状态。
绝对零度和热平衡是热力学中的两个重要概念，它们与热力学第三定律的关系密不可分。
热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，熵趋于零，物质已经失去了所有的无序状态，达到了最低能量状态。
在这个状态下，物质处于热平衡状态，不存在热量的传递和能量的转化。
因此，可以说热力学第三定律描述了物质接近绝对零度时的热平衡行为。
热力学三个定律(3篇)
第1篇热力学是研究热现象及其与物质运动、能量转换和传递之间相互关系的科学。
热力学有三个基本定律，分别是热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
这三个定律在物理学和工程学等领域有着广泛的应用。
一、热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律，它揭示了能量在不同形式之间的相互转换和守恒。
具体来说，热力学第一定律可以表述为：在一个封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
1. 热力学第一定律的数学表达式设一个封闭系统在一段时间内吸收的热量为Q，对外做功为W，系统内能的增加为ΔU，则热力学第一定律可以表示为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
2. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在许多领域都有广泛的应用，以下列举几个例子：（1）热机：热机是将热能转换为机械能的装置。
根据热力学第一定律，热机在工作过程中，必须从高温热源吸收热量，并将部分热量转化为机械能，同时将部分热量排放到低温热源。
（2）热泵：热泵是一种利用外部能量将低温热源的热量转移到高温热源的装置。
根据热力学第一定律，热泵在工作过程中，必须消耗一定的外部能量，以实现热量转移。
（3）能源利用：热力学第一定律揭示了能源的守恒规律，对于能源的开发、利用和节约具有重要意义。
二、热力学第二定律热力学第二定律揭示了热现象的不可逆性，即热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
具体来说，热力学第二定律可以表述为：1. 热力学第二定律的表述（1）开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化。
（2）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
2. 热力学第二定律的应用热力学第二定律在许多领域都有广泛的应用，以下列举几个例子：（1）制冷技术：制冷技术利用热力学第二定律，将热量从低温物体传递到高温物体，实现制冷效果。
（2）热力学第三定律：热力学第三定律是热力学第二定律的一个特例，它揭示了在绝对零度时，物体的熵趋于零。
热力学三大定律是什么？
热力学三大定律是什么？
热力学其实有四大定律，而不是三大定律。
热力学第零定律：如果物体a与物体b达到了热平衡，物体a与物体c也达到了热平衡，那么物体b与物体c肯定是热平衡的。
这个定律指出了热平衡的等价性。
热力学第一定律：物体的内能的变化，等于外界对物体所做的功减去物体向外界散发的热量。
这个定律就是能量守恒定律。
热力学第二定律：在自发的情况下，热量总是由高温物体传递到低温物体。
这个定律其实就是熵增加原理。
热量从高温物体传递向低温物体的整个过程给出了一个时间箭头，这被称为热力学时间箭头。
热力学第三定律：温度不能无限降低，最低的温度称为绝对零度，大概是-273摄氏度，绝对零度只能无限逼近，不能达到。
这个定律又叫做能斯特定律。
热力学的这四个定律背后肯定埋藏着一些秘密的，在我看来，热力学定律本质上是一个概率问题，物理上的演化所走的路径是概率最大的那个路线，这给出了全部热力学定律。
不过，真正有价值的热力学定律是热力学第一定律，它的发现基本上导致了第一次工业革命——蒸汽机的革命。
而热力学第二定律虽然很多人都在谈论熵，但对这个概念基本上还没有深入了我们这个社会生产力发展之中，因此老百姓对这个事情还是很糊涂的。
当然从某种意义上来说，人活着不但要消耗能量，还要消耗负熵，否则人体就会腐烂变质，变成一堆烂肉。
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：△ U = 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；QvO,放热。
热力学三大定律与熵
热力学三大定律与熵1. 热力学三大定律第一定律：能量是守恒的，可以互相转化（比如机械能转化为电能），而不会消失。
天平的两端相平衡；第二定律：然能量可以转化，但是无法100%利用。
在转化过程中，总是有一部分能量会被浪费掉。
写成公式就是：能量的总和 = 有效能量无效能量；“有效能量”指的是，可以被利用的能量；”无效能量”指的是，无法再利用的能量，又称为熵。
所以，熵就是系统中的无效能量。
考虑到宇宙的能量总和是一个常量，而每一次能量转化，必然有一部分”有效能量”变成”无效能量”（即”熵”），因此不难推论，有效能量越来越少，无效能量越来越多。
直到有一天，所有的有效能量都变成无效能量，那时将不再有任何能量转化，这就叫宇宙的”热寂”（Heat Death）。
所以，热力学第二定律的一个重要推论就是：熵永远在增加。
永动机：不消耗能量而能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”2. 为什么会出现熵？热力学第二定律只是定义了”熵”，没有解释”熵”的产生原因：为什么总是有一部分能量无法再利用？1877年，奥地利物理学家玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）对”熵”做出了令人信服的解释。
他认为，任何粒子的常态都是随机运动，也就是”无序运动”，如果让粒子呈现”有序化”，必须耗费能量。
所以，能量可以被看作”有序化”的一种度量。
热力学第二定律实际上是说，当一种形式的”有序化”转化为另一种形式的”有序化”，必然伴随产生某种”无序化”。
一旦能量以”无序化”的形式存在，就无法再利用了，除非从外界输入新的能量，让无序状态重新变成有序状态。
“熵”就是”无序化”的度量。
考虑到”无序化”代表着混乱（实质是随机运动），可以得到三个重要结论：结论1：如果没有外部能量输入，封闭系统趋向越来越混乱（熵越来越大）。
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•8
4. 热力学关系(适用于相变和化学变化)
G (T2 ) G (T1 ) SdT
T1
T2 G (T2 ) G (T1 ) T1 T2 T1
T2
H为常数 1 1 H dT H T T 2 T 1 2
p2
G ( p 2 ) G ( p1 ) Vdp
1. (A)T =
V2
V1
1 1 V1 RT ln a V2 V V 1 2
RT a pdV 2 dV V1 V V
V2
•2
2. dU=TdS – pdV
a p S U p 2 p T T V T V V T V T V2 a 1 1 ( U )T 2 dV a V1 V V V 2 1
绝热
n=nA + nB T, 2V
•1
解：注意两气体的始、终态 p1 V2 (S )T nR ln nR ln V1 p2
1mol A,T,V 1mol B,T,V n=nA + nB T, 2V
(1)不同种理想气体同温同压下混合 A和B: V2 /V1=2; p1 /p2(终态分压) = 2
S S dS dV dT V T T V
dT dp C p T nR p 若是液体、固体，右边第二项可忽略。 对于实际气体，使用其气态方程求偏微商
dT p dS CV dV T T V dT V dS C p dp T T p
•1
3 理想气体的atto循环由下面四个可逆步骤构成 (A)气体绝热可逆压缩； (B)恒容升温，气体从环境吸热； (C)气体经绝热可逆膨胀做功； (D)恒容降温回到原态。 该循环的T-S 图为（ D ）
T
S
•1
4.某化学反应在300K, p于烧杯中进行时，放热60 kJ， 若在相同条件下在可逆电池中进行吸热6 kJ，则该系统的熵变为（ D）J·K-1 (A) –200 (B)200 (C ) –20 (D)20 5. 上题中，可能做的最大有效功为（66 ）kJ (A) –54 (B)54 (C ) –66 (D)66 6. 某气体状态方程为pV=nRT+bp(b>0)，1mol该气 体等温下从V1V2，则Sm =( A)
p1
•9
5. 绝热过程
绝热恒外压过程
p外 C p2V2 nRT2
W p外 (V2 V1 ) nCv ,m (T2 T1 )
绝热可逆过程
p外 p dp
根据绝热可逆过程方程式求出终态温度，
pV K1 TV 1 K 2
p1 T K3
•10
S =Rln2+2Rln2=17.29 JK-1
解法二：用始终态的体积比(无论A,B) V2 /V1 = 2
S =Rln2+2Rln2=17.29 JK-1
•2
(5) 不同温度的两种理想气体定容下混合：
1mol A,TA,V 2mol B,TB,V 1mol A,T,V 2mol B,T,V
S1 = S= S左 +S右
2 4 R ln 2 R ln 1.41J K 1 3 3
或从左右两方的始终态考虑：结果相同。
•1
(4) 不同压力的不同理想气体定温下混合：
1mol A,T,V 2mol B,T,V n=nA+nB T, 2V
解法一：用始终态的压力比 平衡压力为1.5p，平衡分压分别为0.5 p, p A: p0.5p, B: 2p p, pA,1 /pA,2 = 2 pB,1 /pB,2 = 2
S p
T2
C p dT T
T1
•3
4 其他公式
W =∫-p外dV
ΔU Q W
H (T2 ) H (T1 )
理想气体
T
T2
1
C pdT
C p,m CV ,m R
i CV ,m 2 R i 3, 5
•4
三、熵变的计算
1. 任何物质简单状态变化 S=f (T,V)或 S=f (T, p)
•6
2 相变
1.可逆相变： S ＝ H(可逆相变焓) T(相变温度)
T2
2.不可逆相变：（须设计可逆相变过程）
S (T2 ) S (T1 )
C p
3 化学反应的S（须设计可逆过程） rSm = i Sm,i
T p1 S ( p 2 ) S ( p1 ) n( g ) R ln p2
V2 b V1 V1 b V2 ( A) R ln ( D) R ln ( B) R ln (C ) R ln V1 b V2 V2 b V1
•1
7. 理想气体定温（300K）膨胀过程中，从热源 吸热600J，做的功仅是变到相同终态最大功 的1/10，则S = (20J·K-1 ) 8. 某实际气体的
A,T,V B,T,V T, 2V
S2=?
n=nA + nB T, V
V S 2 (n A nB ) R ln 2 R ln 2 V A VB 所以 S= S1 +S2 =0
或者从两气体的状态考虑，因两气体的始、终 态未变，所以 S=0
•1
(3) 不同压力的同种理想气体定温下混合：
或(dU)T =p内dV,
S S dV V1 V T
V2
其中p内=(a/V2)
R S p V T T V V
3. (S)T= (U – A)/T=R ln(V2 /V1) 或
V2 R dV R ln S V1 V V1
V2
V2 1 1 2a V V RT ln V 1 2 1
•2
例5. 苯的沸点为80.1C，设蒸气为理想气体， 求1mol苯在80.1C时下列过程的A, G (1) C6H6(l, p) C6H6(g, p) (2) C6H6(l, p) C6H6(g, 0.9p) (3) C6H6(l, p) C6H6(g, 1.1p) 根据所得结果能否判断过程的可能性？ 解：（1）此为可逆相变， (G)T,p= 0 (A)T= Wr= –RT= 2.94 kJ
H S Cp T T p T p
T2 T1
4 热容关系式
S U CV T T V T V
U CV dT
T1
T2
Sv
Cv dT T
H C p dT
T1
T2
五、例题
例1 下列各过程中, U H S A G何者一定为零
U H
两种理想气体定温混合 理想气定温不可逆膨胀 理想气体绝热节流膨胀 实际气体绝热节流膨胀 实际气体绝热可逆膨胀 非理想气体卡诺循环 绝热( )p W’=0化学反应 0°C, p 的冰熔化成水
S A
G
√ √ √
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
一、方向和平衡的判据
1 熵判据 孤立系统：(S) 0 2. 亥氏自由能判据 (A)T,V W’ (A)T W 3. 吉氏自由能判据 (G)T,p W’
•1
二、热力学关系式
1 定义式：H=U + pV A=U TS G=H TS 2 热力学基本公式： dU=TdS pdV dH=TdS + Vdp dA= SdT pdV dG= SdT + Vdp
（1）组成恒定的封闭体系中无非体积功的过程； （2）若体系组成发生改变（相变、化学反应等），热力学基本方 程只有在可逆、无非体积功时才适用。
•2
3 Maxwell关系式
S p V T T V
S V p T p T
1mol A,T,V 2mol A,T,V
S1 =? S2 =0
1mol 2/3V
2mol 4/3V n=3mol T, 2V
平衡压力为1.5p p1 /p2 = 2/3 或 V2 /V1 = 2/3 左: p1.5p 右: 2p1.5p p1 /p2 = 4/3 或 V2 /V1 = 4/3
VA VB VA VB S S A S B n A R ln nB R ln VA VB
2 R ln 2 11.53 J K 1
若是同种理想气体，结果将如何？
•1
(2)两种不同理想气体同温定容下混合 S1=2Rln2 1mol 1mol n=nA + nB
V2
•2
1 1 4. H= U + pV = U + (p2V2 – p1V1) 2a V V 2 1
1 1 V 2 2 a 5. G= H – T S = RT ln V V 2 1 V1
或
RT 2a ( G )T Vdp V 2 3 dV V1 V V
•2
例4．试求1mol某气体从V1经定温过程变到V2时
U, H, S, A, G的表达式
已知该气体状态方程: （a为常数）
R p T V V
a pV2 Vm RT m
RT a p 2 V V
解：由气态方程可得: 1mol该气体
绝热
n=nA + nB T, 2V
先求出平衡温度T， 绝热定容条件下： U = UA + UB = 0 即nACV,m,A(T – TA ) + nBCV,m,B(T – TB ) = 0
T VA VB S nACV ,m , A ln nA R ln TA VA T VA VB nBCV ,m , B ln nB R ln TB VB