第十章_热力学定律 知识点全面

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SAT物理课件第十章热力学定律

SAT物理课件第十章热力学定律

SAT物理课件第十章热力学定律引言热力学是物理学中的一个重要分支,主要研究能量转化和能量传递的规律。

热力学定律是热力学研究得出的基本规律,对于理解和应用热力学相关知识非常重要。

本章将介绍SAT物理考试中的热力学定律,帮助学生更好地理解和掌握该领域的知识。

10.1 热力学定律的基本概念热力学定律是研究物质在热平衡状态下相互作用的规律。

它包括以下几个基本概念:10.1.1 第一定律:能量守恒定律能量守恒定律是热力学中的基础定律之一,它指出能量在物质之间转化时总量保持不变。

根据能量守恒定律,能量可以从一个物体传递到另一个物体,但是总能量的数量必须保持不变。

10.1.2 第二定律:热力学第二定律热力学第二定律是热力学中的另一个重要定律,它描述了热量传递的方向性。

根据热力学第二定律,热量自高温物体自发地传递到低温物体,而不会反过来自低温物体传递到高温物体。

这个定律对于理解热力学过程中的能量转化和传递至关重要。

10.1.3 第三定律:绝对零度定律绝对零度定律是热力学中的一条定律,它描述了物体在绝对零度时达到的状态。

绝对零度是物体温度的最低极限,它对应于摄氏温度零下273.15度。

根据绝对零度定律,物体在绝对零度时的熵为零,不再发生热量交换和热力学过程。

10.2 热力学定律在实际应用中的例子热力学定律在实际生活和科学研究中有许多应用。

下面将介绍一些热力学定律在实际应用中的例子。

10.2.1 热力学定律在能源转换中的应用热力学定律在能源转换中起到重要作用。

例如,汽车发动机通过热能转化为机械能,驱动汽车运动。

这个过程符合能量守恒定律和热力学第二定律。

另外,太阳能板将太阳光转化为电能,同样也是热力学定律的应用。

10.2.2 热力学定律在环境保护中的应用热力学定律在环境保护方面也有重要应用。

例如,二氧化碳的释放对地球的气候产生重要影响。

根据热力学第二定律,温室气体由于吸收和辐射热量,在大气中能够导致温室效应,进一步加剧气候变化。

第十章 第4讲 热力学第二定律

第十章 第4讲 热力学第二定律

第4讲 热力学第二定律[目标定位] 1.通过自然界中客观过程的方向性,了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述,以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机,知道为什么它不能制成.一、热力学第二定律1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.如物体间的传热、气体的膨胀、扩散……都有特定的方向性.2.反映宏观自然过程方向性的定律就是热力学第二定律.二、热力学第二定律的两种表述1.克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.2.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.三、热机1.热机的效率η:热机输出的机械功与燃料产生的热量的比值,用公式表示为η=W Q.热机的效率不可能达到100%.2.第二类永动机:只有单一热源,从单一热源吸收热量,可以全部用来做功的热机叫第二类永动机,它不违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律,所以不能实现.一、宏观过程的方向性1.热传导具有方向性:两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,结果使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高.2.气体的扩散现象具有方向性:两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为均匀的混合气体,但这种均匀的混合气体,决不会自发地分开,成为两种不同的气体.3.机械能和内能的转化过程具有方向性:物体在水平面上运动,因摩擦而逐渐停止下来,但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后,在地面上重新运动起来.4.气体向真空膨胀具有方向性:气体可自发地向真空容器膨胀,但绝不可能出现气体自发地从容器中流出,容器变为真空.5.在整个自然界中,无论有生命的还是无生命的,所有的宏观自发过程都具有单向性,都有一定的方向性,都是一种不可逆过程.例1下列说法正确的是()A.热量能自发地从高温物体传给低温物体B.热量不能从低温物体传到高温物体C.热传递是有方向性的D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的答案ACD解析如果是自发地进行,热量只能从高温物体传到低温物体,但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体,只是不能自发地进行,在外界条件的帮助下,热量也能从低温物体传到高温物体,A、C对,B错;气体向真空中膨胀的过程也是不可逆,具有方向性的,D对.借题发挥两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高,这个过程是自发进行的,不需要任何外界的影响或者帮助,有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体,如电冰箱,但这不是自发地进行的,需要消耗电能,其实自然界中所有的热现象都是具有单向性的.二、热力学第二定律和第二类永动机1.克劳修斯表述是按热传导的方向性表述的.热量可以由低温物体传到高温物体但不能是自发的,如:冰箱、空调.2.开尔文表述是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的.不是不能从单一热库吸收热量而对外做功,而是这样做的结果,一定伴随着其他变化或影响.3.这两种表述看似毫无联系,其实是等价的,可以从一种表述导出另一种表述.4.热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.5.第二类永动机不可能制成,它也是热力学第二定律的一种表述形式.虽然第二类永动机不违反能量守恒定律,但大量的事实证明,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为有用的功,就不可避免地将一部分热量传给低温热源.例2根据热力学第二定律可知,下列说法中正确的是()A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化B.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机是可以实现的C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中,而不引起其他变化D.不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化答案AD解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性,机械能和内能的转化过程具有方向性,机械能可以全部转化为内能,而内能要转化为机械能必须借助外部的帮助,即会引起其他变化,A选项正确,B选项错误;热传递过程也具有方向性,热量能自发地从高温物体传给低温物体,但是热量要从低温物体传到高温物体,必然要引起其他变化(外界对系统做功),故C选项错误,D选项正确.借题发挥(1)一切物理过程均遵守能量守恒定律,但遵守能量守恒定律的物理过程不一定均能实现.(2)热力学第二定律的关键在于“自发性”和“方向性”.例3第二类永动机不可能制成的原因是()A.违背了能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转化为内能D.内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化答案 D解析第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律,但是违背了热力学第二定律,所以不可能制成.宏观过程的方向性1.下列哪个过程具有方向性()A.热传导过程B.机械能向内能的转化过程C.气体的扩散过程D.气体向真空中的膨胀答案ABCD解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程,根据热力学第二定律可知,它们都是不可逆的,具有方向性.热力学第二定律和第二类永动机2.根据热力学第二定律,下列判断正确的是()A.电流的能不可能全部变为内能B.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能C.热机中,燃气内能不可能全部变为机械能D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体答案BCD解析根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,电流的能可全部变为内能(由焦耳定律可知),而内能不可能全部变成电流的能,而不产生其他影响.机械能可全部变为内能,而内能不可能全部变成机械能.在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体.3.关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是()A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响,故两条定律并不矛盾C.两条定律都是有关能量的转化规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别D.其实,能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律答案 B解析热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系,是能量守恒定律在热学中的具体体现.热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性,二者表述的角度不同,本质不同,相互补充,并不矛盾,故选项C、D错误,选项B正确;内能在一定条件下可以全部转化为机械能,热量也可以由低温物体传递到高温物体,但是要引起其他变化,如电冰箱制冷机工作还要消耗电能,故选项A错误.4.关于热现象和热学规律,下列说法中正确的是()A.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并达到绝对零度,最终实现热机效率100%B.热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C.第二类永动机遵从能量守恒定律,故能制成D.用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功2.0×105 J,同时空气向外界放出热量1.5×105 J,则空气的内能增加了5×104 J答案 D解析由热力学第二定律知,B、C错;绝对零度不可能达到,A错;由热力学第一定律知D正确.(时间:60分钟)题组一宏观过程的方向性1.关于热传导的方向性,下列说法正确的是()A.热量能自发地由高温物体传给低温物体B.热量能自发地由低温物体传给高温物体C.在一定条件下,热量也可以从低温物体传给高温物体D.热量不可能从低温物体传给高温物体答案AC解析在有外力做功的情况下,热量可以从低温物体传给高温物体,但热量只能自发地从高温物体传给低温物体.2.下列说法中正确的是()A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D.一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析能量转移和转化的过程都是具有方向性的,A对;第二类永动机不违背能量守恒定律,但是不能实现,B错;在热传递的过程中,能量可以自发地从高温物体传到低温物体,但其逆过程不可能自发地进行,C对,D错.3.以下说法正确的是()A.热量不仅可以从高温物体传到低温物体,也可自发地从低温物体传到高温物体B.空调等设备就是利用了热传导的方向性C.无论采用什么方法,都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D.热量能自发地传递的条件是必须存在温度差答案 D解析热传导具有方向性,热量可以自发地由高温物体传到低温物体,也可以从低温物体传到高温物体,但不能自发地进行,故A错;空调等可以将热量由低温物体传到高温物体,但消耗了电能,故B、C错.题组二热力学第二定律的理解4.关于热力学定律和分子动理论,下列说法中正确的是()A.我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的C.在分子力作用范围内,分子力总是随分子间距离的增大而减小D.温度升高时,物体中每个分子的运动速率都将增大答案 B解析由热力学第二定律可知,A错误,B正确;由分子间作用力与分子间距的关系可知,C项错误;温度升高时,物体中分子平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大,即并不是每个分子的运动速率都增大,故D项错误.5.用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图1所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象.关于这一现象的正确说法是()图1A.这一实验不违背热力学第二定律B.在实验过程中,热水温度降低,冷水温度升高C.在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律,本实验现象也不违反热力学第二定律,A正确;整个过程中能量守恒且热传递有方向性,B正确;在实验过程中,热水中的内能除转化为电能外,还升高金属丝的温度,内能不能全部转化为电能;电能除转化为冷水的内能外,还升高金属丝的温度,电能不能全部转化为冷水的内能,C、D错误.6.图2为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是()图2A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律答案BC解析根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功,A错误,B正确.电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律,C正确,D错误.故选B、C.7.关于空调机,下列说法正确的是()A.制冷空调机工作时,热量从低温物体传到高温物体B.制暖空调机工作时,热量从高温物体传到低温物体C.冷暖空调机工作时,热量既可以从低温物体传到高温物体,也可以从高温物体传到低温物体D.冷暖空调机工作时,热量只能从低温物体传到高温物体答案AD解析空调机工作时,热量可以从低温物体传到高温物体,因为这里有外界做功.题组三综合应用8.下列说法中正确的是()A.功可以完全转化为热量,而热量不可以完全转化为功B.热机必须是具有两个热库,才能实现热功转化C.热机的效率不可能大于1,但可能等于1D.热机的效率必定小于1答案 D解析开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功,但必然要产生其他变化,比如气体等温膨胀,气体内能完全转化为功,但气体体积增大了,A错误;开尔文表述指出,热机不可能只有单一热库,但未必就是两个热库,可以具有两个以上热库,B错误;由η=Q1-Q2Q1可知,只要Q2≠0,η≠1,如果Q2=0,则低温热库不存在,违背了开尔文表述,故C错误,D正确.9.如图3所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动.离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是()图3A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量答案 D解析轻推转轮后,叶片开始转动,由能量守恒定律可知,叶片在热水中吸收的热量一部分释放到空气中,另一部分使叶片在热水中膨胀做功,所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量,D正确.10.关于热力学定律,下列说法正确的是()A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程答案ACE解析由ΔU=W+Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径.它们具有等效性,故A正确,B错误;由热力学第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之全部变为功,但会产生其他影响,故C正确;热量只是不能自发的从低温物体传向高温物体,则D错误;一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的,则E正确.11.热力学第二定律常见的表述有两种:第一种表述: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;第二种表述:不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.图4甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图:外界对制冷机做功,使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述完成示意图乙.根据你的理解,热力学第二定律的实质是_____________________________________________________________________________________________________________________________________.图4答案见解析解析示意图如图所示.一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性.。

第十章热力学定律第1、2节功和内能、热和内能

第十章热力学定律第1、2节功和内能、热和内能

②内能、热量:热量是用来衡 量热传递过程中内能变化多 少的
③温度、热量:热量与温度的
在热传递过程中,传递内能的 变化有关,在不发生物态变化
多少。与物质的种类(比热容)、 时,物体吸收热量,内能增加,
质量和温度的变化量有关
温度升高;物体放出热量,内
能减少,温度降低
注意:温度不能“传”,热量不能“含”;吸热不一定升温(如:晶体的
注意:温度、热量、内能都是热学部分的重 要概念。弄清这几个量之间的联系与区别是处理这 类问题的关键。
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概念
区别
联系
表示物体的冷热程度,其实质 ①温度、内能:温度是影响内
温度 是:反映了物体内部大量分子无 能的因素之一,温度升高,内
规则运动的激烈程度
能增加;温度降低,内能减少
内能 热量
物体内部所有分子的动能和分 子势能的总和。一切物体都具 有内能
不相同!热传递是物体间内能的转移,即内能 从物体一部分传到另一部分,或从一个物体传递给 另一物体。做功是物体的内能与其他形式能量的 转化,如内能与机械能、内能与电能间的转化等。
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四、做功和热传递与内能变化的关系
1、做功使物体内能发生改变的时候: 内能的改变就用功数值来量度。外界对物体 做多少功,物体的内能就增加多少;物体对外界 做多少功,物体的内能就减少多少,即:ΔU=W 热传递使物体的内能发生改变的时候: 内能的改变用热量来量度的。物体吸收多少 热量,物体的内能就增加多少;物体放出多少热 量,物体的内能就减少多少,即:ΔU=Q
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3.内能与内能的变化: (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和 势能之和。因此物体的内能是一个状态量。 (2)当物体温度变化时,分子的平均动能变化; 物体的体积变化时,分子势能发生变化,因此物体 的内能变化只由初末状态决定,与中间过程及方式 无关。 4.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能 (如机械能)与内能相互转化的过程。

高中物理选修3-3知识复习提纲:第十章 热力学定律(人教版)

高中物理选修3-3知识复习提纲:第十章 热力学定律(人教版)

高中物理选修3-3知识复习提纲:第十章热力学定律(人教版)高中物理选修3-3知识点总结:第十章热力学定律(人教版)冷热变化是最常见的一种物理现象,本章主要将的就是热力学的有关问题,其中热力学的第一和第二定律是比较重要得,对于能量守恒定律必须要深刻的理解。

考试的要求:Ⅰ、对所学知识要知道其含义,并能在有关的问题中识别并直接运用,相当于课程标准中的“了解”和“认识”。

Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系,能够解释,在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用,相当于课程标准的“理解”,“应用”。

要求Ⅰ:热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律、热力学第二定律的微观结构等内容。

要求Ⅱ:这一章这项要求考察比较少。

知识网络:内容详解:一、功、热与内能●绝热过程:不从外界吸热,也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。

●内能:内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和,用字母U表示。

●热传递:两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,这个过程称之为热传递。

●热传递的方式:热传导、对流热、热辐射。

二、热力学第一定律、第二定律●第一定律表述: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作的功的和。

表达式uWQ符号+-W外界对系统做功系统对外界做功Q系统从外界吸热系统向外界放热u系统内能增加系统内能减少●第二定律的表述:一种表述:热量不能自发的从低温物体传到高温物体。

另一种表述:(开尔文表述)不可能从单一热库吸收热量,将其全部用来转化成功,而不引起其他的影响。

●应用热力学第一定律解题的思路与步骤:一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。

二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。

三、据热力学第一定律列出方程进行求解,应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据,对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。

高中物理 第十章 热力学定律 第5、6节 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展讲义(含解析)新

高中物理 第十章 热力学定律 第5、6节 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展讲义(含解析)新

第5、6节热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展1.热力学第二定律的微观意义: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。

2.热力学第二定律可叫做熵增加原理:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。

3.能量耗散虽然不会导致能量总量的减少,却会导致能量品质的降低,实际上是将能量从高度有用的高品质形式降低为不大可用的低品质形式。

一、热力学第二定律的微观解释1.有序、无序一个系统的个体按确定的某种规则,有顺序地排列即有序;个体分布没有确定的要求,“怎样分布都可以”即无序。

2.宏观态、微观态系统的宏观状态即宏观态,系统内个体的不同分布状态即微观态。

3.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。

4.熵及熵增加原理(1)熵:表达式S=k ln Ω,k叫做玻耳兹曼常量,Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目。

S表示系统内分子运动无序性的量度,称为熵。

(2)熵增加原理:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。

二、能源和可持续发展1.能量耗散和品质降低(1)能量耗散:有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能,成为更加分散因而也是无序度更大的能量,分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。

(2)各种形式的能量向内能转化方向是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化,是能自动发生、全额发生的。

(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。

(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少,却会导致能量品质的降低,实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。

2.能源和环境1.自主思考——判一判(1)熵越小,系统对应的微观态就越少。

(√)(2)在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会增加。

(×)(3)大量分子无规则的热运动能够自动变为有序运动。

(×)(4)能量耗散会导致总能量的减少,也会导致能量品质的降低。

高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律课件新人教版选修33

高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律课件新人教版选修33

(2)第二类永动机:只有单一热源,从单一热源吸收 热量,可以全部用来做功的热机叫第二类永动机,它不 违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律,所以不能 实现.
2.热力学第二定律的第二种表述,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.
判断正误
1.在有些情况下热机的效率可以达到 100%.(×) 2.第二类永动机不可能做成的原因,违反了能量守 恒定律.(×)
解析:能量转移和转化的过程都是具有方向性的,A 对.第二类永动机不违背能量守恒定律,但是不能实现, B 错.在热传递的过程中,能量可以自发地从高温物体传 到低温物体,但其逆过程不可能自发地进行,C 对、D 错.
答案:AC
知识点二 热力学第二定律的第二种表述
提炼知识 1.热机. (1)热机的效率 η:热机输出的机械功与燃料产生的热 量的比值,用公式表示为 η=WQ 热机的效率不可能达到 100%.
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观 过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面 的影响.如吸热、放热、做功等.
(3)“ 单 一 热 库 ” : 指 温 度 均 匀 并 且 恒 定 不 变 的 系 统.若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定,则构 成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作, 从而可以对外做功.据报道,有些国家已在研究利用海 水上下温度不同来发电.
(4)“不可能”:实际上热机或制冷机系统循环终了 时,除了从单一热库吸收热量对外做功,以及热量从低 温热库传到高温热库以外,过程所产生的其他一切影响, 不论用任何的办法都不可能加以消除.
2.热力学第二定律的实质: 热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子 参与宏观过程的方向性,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. 3.热力学第二定律的其他描述: (1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性. (2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的. (3)第二类永动机是不可能制成的.

10.1-2-3 功和内能、热和内能、 热力学第一定律 能量守恒定律

10.1-2-3  功和内能、热和内能、 热力学第一定律 能量守恒定律
解:由热力学第一定律ΔU = Q + W 知: W= ΔU-Q = +1.5 ×105J -(- 2.0 ×105J) = +3.5 ×105J>0 所以此过程中外界对空气做了3.5 ×105J的功
3.下列关于热量的说法,正确的是( CD )
A.温度高的物体含有的热量多 B.内能多的物体含有的热量多 C.热量、功和内能的单位相同 D.热量和功都是过程量,而内能是一个状态量
做功
改变内能的两种方式 热传递
对内 对外
(外界对物 (物体对 体做功) 外界做功)
内能增加 内能减少
U W
吸热
(物体从 外界吸热)
(1)热传导:热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做 热传导。
(2)对流:液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程 (3)热辐射:物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领,这种热传递的方式叫做热 辐射。
二、热量
1、定义:在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(1)在单纯的热传递过程中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增 加多少,即Q吸=△U 。(2)在单纯的热传递过程中,系统向外界放出多少 热量,系统的内能就减少多少,即Q放= -△U。
3、热传递具有方向性:热量不会自发地从低温物体传递到高温物体。 4、做功和热传递在改变内能上的比较
(1)做功和热传递在改变内能上是等效的。
结论:做功使得物体(密闭气体)温度升高,即做功可以改变物体的内能。
焦耳的实验
焦耳
詹姆斯·普雷斯科 特·焦耳(1818年12月24 日-1889年10月11日), 英国物理学家,出生于曼 彻斯特近郊的沙弗特 。起 初研究电学和磁学. 1840 年在英国皇家学会上宣布 了电流通过导体产生热量 的定律,即焦耳定律.焦 耳测量了热与机械功之间 的当量关系——热功当量, 为热力学第一定律和能量 守恒定律的建立奠定了实 验基础.

高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教

高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教

第1、2节功和内能热和内能1.绝热过程:系统只由于外界对它做功而与外界交换能量,它不从外界吸热,也不向外界放热的过程。

2.绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功,即ΔU=W。

3.热传递:热量从物体的高温部分传递到低温部分,或从高温物体传递给低温物体的过程。

4.系统在单纯的传热过程中,内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q,即ΔU=Q。

5.做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性,但二者实质不同。

一、焦耳的实验1.绝热过程系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量,它不从外界吸热,也不向外界放热。

2.代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温度上升。

(2)通过电流的热效应给水加热。

3.实验结论要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的数量只由过程始末两个状态决定,而与做功的方式无关。

二、功和内能1.内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。

(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。

2.绝热过程中内能的变化(1)表达式:ΔU=W。

(2)外界对系统做功,W为正;系统对外界做功,W为负。

三、热和内能1.热传递(1)条件:物体的温度不同。

(2)过程:温度不同的物体发生热传递,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,热量从高温物体传到低温物体。

(3)热传递的三种方式:热传导、热对流、热辐射。

2.热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态,即热传递能改变物体的内能。

(2)热量:在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。

(3)单纯的传热过程中内能的变化。

①公式:ΔU=Q。

②物体吸热,Q为正;物体放热,Q为负。

1.自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。

(×)(2)内能大的物体含有的热量多。

(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。

(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能,从效果上是等效的。

(√)(5)在绝热过程中,外界对系统做的功小于系统内能的增加量。

高中物理 功和内能 热和内能

高中物理 功和内能  热和内能

3.发生热传递的条件
结论:当物体之间或物体的不同部分之间存在温度差 时才能发生热传递.
1.关于热传递,下列说法正确的是( B)
A.热传递的实质是热温量度的传递
B.物体间存在温度差,才能发生热传递 C.热传递可以在任何情况下进行
物体间存在温度
差才能发生热传 递.在达到温度相 同后停止热传递
D.物体内能发生改变,一定是吸收或放出了热量
其他形 式的能
外界对系统做正功 加入水,水的上方有水蒸气.用带孔橡皮塞把 瓶口塞住,向瓶内打气,当瓶塞跳出时,观察瓶内的变化. 1.系统指的是什么? 2.出现了什么现象? 3.为什么会呈现雾状?
1.系统指的是什么? 实验研究的对象是瓶中的气体 与打气筒中的气体,那么我们 的系统也就是这二部分气体. 2.出现了什么现象?
2.做功和热传递在本质上是不同的: 做功使物体的内能改变,是其他形式的能量和内能之间的 转化(不同形式能量间的转化)
热传递使物体的内能改变,是物体间内能的转移(同种形 式能量的转移)
四、内能与热量的区别
内能是一个状态量,一个物体在不同的状态下有不同的内能
热量是一个过程量,它表示由于热传递而引起的变化过程 中转移的能量,即内能的改变量. 如果没有热传递,就没有热量可言,但此时仍有内能.
可能是与外界发生了热传递,也可能 是由于外界对其做功或其对外界做功
二、热和内能
外界没有对系统(水)做 功,只对系统传热,同样 能改变系统的状态.
结论:热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度.当系统从状态1 经过单纯的传热达到状态2,内能的增量△U=U2-U1就等于外界向系统 传递的热量Q,即△U=Q.
说明
像做功一样,热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意 义.所以不能说物体具有多少热量,只能说物体吸收或放出 了多少热量.

第十章第4节热力学第二定律

第十章第4节热力学第二定律

第4节 热力学第二定律1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性.知道具有方向性的过程为不可逆的.2.了解热力学第二定律的两种表述,并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因.3.能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题.4.尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题.一、热力学第二定律的一种表述1.热传导的方向性:一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.2.克劳修斯表述:德国物理学家克劳修斯在1850年提出:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.热力学第二定律的克劳修斯表述,阐述的是传热的方向性.1.(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.( )(2)热量不会从低温物体传给高温物体.( )(3)由冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物体.( )提示:(1)√ (2)× (3)×二、热力学第二定律的另一种表述1.热机(1)热机工作的两个阶段:第一个阶段是燃烧燃料,把燃料中的化学能变成工作物质的内能.第二个阶段是工作物质对外做功,把自己的内能变成机械能.(2)热机的效率:热机输出的机械功W 与燃料产生的热量Q 的比值.用公式表示为η=W Q. 2.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.(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)3.热力学第二定律的其他描述(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性.(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的.(3)第二类永动机是不可能制成的.4.第二类永动机(1)定义:只从单一热库吸收热量,使之完全变为功而不引起其他变化的热机.(2)第二类永动机不可能制成的原因:虽然第二类永动机不违反能量守恒定律,但大量的事实证明,在任何情况下,热机都不可能只有一个热库,热机要不断地把吸取的热量变为有用的功,就不可避免地将一部分热量传给低温热库.2.(1)可以从单一热库吸收热量,使之完全变为功.( )(2)第二类永动机违背了能量守恒定律.( )(3)第二类永动机违背了热力学第二定律.( )提示:(1)√ (2)× (3)√知识点一对热力学第二定律的理解在热力学第二定律的表述中,“自发地”“不可能”“不产生其他影响”的涵义1.“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性.在传递过程中不会对其他物体产生影响或不需借助其他物体提供能量等.2.关于“不可能”:实际上热机或制冷机系统循环终了时,除了从单一热库吸收热量对外做功,以及热量从低温热库传到高温热库以外,过程所产生的其他一切影响,不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除.3.“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.(2016·永州高二检测)下列说法正确的是()A.机械能全部变成内能是不可能的B.第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从一种形式转化成另一种形式C.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体D.从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的[解析]机械能可以全部转化为内能,故A错;第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律,故B错;热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但如果不是自发地,是可以进行的,故C错;从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,是不可能的,但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化,是可能的,故D项对.[答案] D对热力学第二定律理解的两个误区(1)误认为热量只能由高温物体传到低温物体,不能由低温物体传到高温物体.热量可以由高温物体传到低温物体,也可以由低温物体传到高温物体;但是,前者可以自发完成,而后者则必须有外界参与.(2)误认为机械能可以完全转化为内能,而内能不能完全转化为机械能.机械能可以完全转化为内能,内能也可以完全转化为机械能;但是,前者可以不产生其他影响,而后者一定会产生其他影响.1.(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气,这说明了()A.热量能自发地从低温物体传给高温物体B.在一定条件下,热量可以从低温物体传给高温物体C.热量的传递过程不具有方向性D.在自发的条件下热量的传递过程具有方向性解析:选BD.一切自发过程都有方向性,如热传递,热量总是由高温物体自发地传向低温物体;又如扩散,气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散.如果在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散,热量可以从低温物体传向高温物体,电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体——冷冻食品传向高温物体——周围的大气.所以在解答热力学过程的方向性问题时,要区分是自发过程还是非自发过程,电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的.知识点二热力学第一定律与热力学第二定律的比较1.两个定律的区别:热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式,在转化的过程中,总的能量保持不变.热力学第二定律是指在有限的时间和空间内,一切和热现象有关的物理过程具有不可逆性.2.两个定律的联系:两定律都是热力学基本定律,分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律.二者既相互独立,又相互补充,都是热力学的理论基础.关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是() A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响,故两条定律并不矛盾C.两条定律都是有关能量的转化规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别D.其实,能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律[解析]热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系,是能量守恒定律在热力学中的具体体现.热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性,二者表述的角度不同,本质不同,相互补充,并不矛盾,故C、D错误,B正确.内能在一定条件下可以全部转化为机械能,热量也可以由低温物体传递到高温物体,但是要引起其他变化,如电冰箱制冷机工作要消耗电能,故A错误.[答案] B2.(多选)关于两类永动机和热力学两大定律,下列说法正确的是()A.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的B.热力学第二定律的两种表述是等效的C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热库吸收热量,完全变成功也是可能的解析:选ABD.热力学第二定律有几种不同的表述形式,但它们是等价的,它与热力学第一定律是各自独立的,故A、B正确.由热力学第一定律可知W≠0,Q≠0,但ΔU=W +Q可以等于0,C错误;由热力学第二定律可知D中现象是可能的,但不引起其他变化是不可能的,D正确.典型问题——热机和永动机的比较1.热机(1)热机是把内能转化成机械能的一种装置.例如:蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能;内燃机是把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能.(2)热机的工作原理:工作物质从热源吸收热量Q1,推动活塞做功W,然后排出废气,同时把热量Q2散发到冷凝器中.根据能量守恒有Q1=W+Q2.(3)热机的效率:η=WQ1因为Q1=W+Q2,所以Q1>W,η<1.这说明热机不可能把吸收的热能全部转化为机械能,总有一部分要散失到冷凝器中.热机的效率不可能达到100%.2.第一类永动机(1)第一类永动机:不消耗能量,能源源不断地对外做功的一种机器.(2)第一类永动机不可能制成的原因是违背能量守恒定律.3.第二类永动机(1)第二类永动机: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,效率为100%.(2)第二类永动机不违背能量守恒定律,它不可能制成是因为违背热力学第二定律.(2016·济南高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种,其一: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;其二:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.第一种表述方式可以用图甲来表示,根据你对第二种表述的理解,如果也用类似的示意图来表示,你认为图乙示意图中正确的是()[解析]由题图甲可知,使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功,即引起其他变化;对于第二种方式,热机工作时,从高温物体吸收热量,只有一部分用来对外做功,转变为机械能,另一部分热量要排放给低温物体,故B正确,A、C、D错误.[答案] B(多选)关于热机和永动机,下列说法中正确的是()A.效率为100%的热机是不可能制成的B.第二类永动机可以制成C.不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D.能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的解析:选AC.热机在工作过程中,必然向外排出热量,故热机效率小于100%,故A对;由热力学第二定律可得C对,B错;内能要全部转化为机械能,必须借助外界的帮助,因而一定会引起其他变化,故D错.[随堂达标]1.(2016·烟台高二检测)热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A.都具有方向性B.只是部分具有方向性C.没有方向性D.无法确定解析:选A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性.2.下列说法正确的是()A.物体放出热量,温度一定降低B.物体内能增加,温度一定升高C.热量能自发地从低温物体传给高温物体D.热量能自发地从高温物体传给低温物体解析:选D.热量和内能之间没有必然的联系,A错;内能和宏观的温度和体积有关,所以B错;热量能自发地从高温物体传给低温物体,不能自发地从低温物体传给高温物体,所以C错D对.3.我们绝不会看到:一个放在水平地面上的物体,靠降低温度,可以把内能自发地转化为动能,使这个物体运动起来,其原因是()A.违反了能量守恒定律B.在任何条件下内能不可能转化为机械能,只有机械能才能转化为内能C.机械能和内能的转化过程具有方向性,内能转化成机械能是有条件的D.以上说法均不正确解析:选C.机械能和内能的相互转化,必须通过做功来实现.机械能可以自发地转化为内能,但内能不能自发地转化为机械能.4.(多选)根据热力学第二定律,下列说法正确的是()A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B.电流的能不可能全部转变成内能C.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部转变成电能D.在传热中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析:选ACD.任何热机效率都不可能是100%,故A正确;由电流热效应中的焦耳定律可知,电流的能可以全部转化为内能,故B错误;火力发电机发电时,能量转化的过程为内能→机械能→电能,因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量,故燃气的内能必然不能全部变为电能,C正确;热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行,必须借助外界的帮助,故D正确.故选ACD.5.下列说法正确的是()A.热量不能由低温物体传递到高温物体B.外界对物体做功,物体的内能必定增加C.第二类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律D.不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响解析:选D.根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但在外界帮助下,热量可以从低温物体传到高温物体,例如电冰箱制冷时,压缩机工作,消耗了电能,同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体,所以选项A错误;外界对物体做功的同时,物体可能放热,物体的内能不一定增加,所以选项B错误;第二类永动机不可能制成,虽不违背能量守恒定律,但它违背了热力学第二定律,因此它不可能制成,所以选项C错误;而D选项中的表述就是热力学第二定律的一种表述形式,所以选项D正确.[课时作业] [学生用书P103(单独成册)]一、单项选择题1.关于热力学第二定律,下列说法正确的是()A.热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C.热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果D.由于热力学第二定律没有理论和实验的依据,因此没有实际意义解析:选B.热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析,又总结了生产和生活经验得到的结论,是一个经验定律,它并不能通过理论推导出来和实验来证明,但它符合客观事实,因此是正确的.它揭示了与热有关的宏观过程的方向性,使人们认识到第二类永动机不可制成,对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义.2.热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程是()A.有的只遵守热力学第一定律B.有的只遵守热力学第二定律C.有的既不遵守热力学第一定律,也不遵守热力学第二定律D.所有的都遵守热力学第一、第二定律解析:选D.热力学第一、第二定律是热力学的基本定律,对所有涉及热现象的宏观过程都成立,选项D正确,选项A、B、C错误.3.(2016·海口高二检测)下列说法中,正确的是()A.一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B.热量不可能由低温物体传给高温物体C.气体的扩散过程具有方向性D.一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性解析:选C.热力学第二定律反映的所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性,A、D 错误;热量不是不能从低温物体传给高温物体,关键是能否还产生其他影响,B错误;气体扩散过程具有方向性,C正确.故选C.4.根据热力学定律,下列判断正确的是()A.我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖B.利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的C.制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气,而不引起其他变化D.满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行解析:选B.热量不能自发地从低温物体传到高温物体,所以不能说把散失的能量全部收集起来重新加以利用,A错;由热力学第二定律可知,B对;热量从低温物体传给高温物体时一定会发生其他变化,C错;只满足能量守恒定律而不满足热力学第二定律的过程是不可能发生的,D错.5.下列说法正确的是()A.冰箱能使热量从低温物体传递给高温物体,因此不遵从热力学第二定律B.空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等C.自发的热传导是不可逆的D.不可能通过给物体加热而使它运动起来,因为违背热力学第一定律解析:选C.有外界的帮助和影响,热量可以从低温物体传递到高温物体,空调消耗的电能必须大于室内温度降低所放出的热量.不可能通过给物体加热而使它运动起来,违背了热力学第二定律.6.如图所示,汽缸内盛有一定质量的理想气体,汽缸壁是导热的,缸外环境保持恒温,活塞与汽缸壁接触光滑,但不漏气,现将活塞杆缓慢地向右移动,气体膨胀对外做功.已知理想气体的内能只与温度有关,则下列说法中正确的是()A.气体是从单一热库吸热,全用来对外做功,因此此过程违反热力学第二定律B.气体是从单一热库吸热,但并未全用来对外做功,因此此过程不违反热力学第二定律C.气体是从单一热库吸热,全部用来对外做功,但此过程不违反热力学第二定律D.以上三种说法都不正确解析:选C.由于气体始终通过汽缸壁与外界接触,外界温度不变,活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中,有足够时间进行热交换,所以汽缸内的气体温度也不变.要保持其内能不变,该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量,即全部用来对外做功才能保证内能不变,但此过程不违反热力学第二定律.此过程由外力对活塞做功来维持,如果没有外力F对活塞做功,此过程不可能发生.7.下列过程中,可能发生的是()A.某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量,全部转化为机械能,而没有产生其他任何影响B.打开一高压密闭容器,其内气体自发溢出后又自发跑进去,恢复原状C.利用其他手段,使低温物体的温度更低,高温物体的温度更高D.两瓶不同液体自发混合,然后又自发地各自分开解析:选C.根据热力学第二定律,热量不可能从低温物体自发地传给高温物体,而不引起其他的变化,但通过一些物理过程是可以实现的,故C项正确;内能自发地全部转化为机械能是不可能的,故A项错误;气体膨胀具有方向性,故B项错误;扩散现象也有方向性,D项也错误.8.下列有关能量转化的说法中正确的是()A.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功,而不产生其他影响B.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行D.外界对物体做功,物体的内能必然增加解析:选A.由热力学第二定律的开尔文表述可知,选项A正确.热机效率总低于100%,选项B错误.满足能量守恒的过程未必能自发进行,任何热力学过程一定都满足热力学第二定律,则选项C错误.由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,W>0,ΔU不一定大于0,即内能不一定增加,选项D错误.二、多项选择题9.下列哪些现象能够发生,并且不违背热力学第二定律()A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体解析:选CD.A、B都违背了热力学第二定律,都不能发生.C中系统的势能减少了,D中消耗了电能,所以不违背热力学第二定律,均能发生.10.下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是()A.大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开B.将一滴红墨水滴入一杯清水中,会均匀扩散到整杯水中,经过一段时间,墨水和清水不会自动分开C.冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来D.随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车热机的效率达到100%解析:选BCD.热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律,A 不属于热现象,A错误;由热力学第二定律可知B、C、D正确.11.如图为电冰箱的工作原理示意图,压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是()A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析:选BC.热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能的转化和守恒定律的具体表现,适用于所有的热学过程,故C正确,D错误;再根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,必须借助于其他系统做功,A错误,B正确,故选B、C.12.根据热力学第二定律,下列说法正确的是()A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成能源危机解析:选AB.热力学第二定律有两种表述:第一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体,即自发热传递具有方向性,选项A中热量从低温物体传到高温物体是电冰箱工作的结果,选项A正确;第二是不可能从单一热库吸收热量,使之完全变为功,而不产生其他影响,即第二类永动机不存在,选项B正确,选项C错误;由能量守恒定律知,能量总是守恒的,只是存在的形式不同,选项D错误.13.下列说法正确的是()A.热传导过程是有方向性的B.第二类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律C.第二类永动机不可能制成,因为机械能和内能的转化具有方向性D.热力学第二定律表明,所有的物理过程都具有方向性解析:选AC.根据热力学第二定律和实验事实都说明,热传导的过程是有方向性的,热量可以从高温物体自发地传给低温物体,却不能自发地由低温物体传给高温物体,所以A 正确;第二类永动机是一种热机,它希望能够从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他任何变化,这种设想并不违反能量守恒定律,但违反热力学第二定律,所以B错误,C正确;热力学第二定律指出了所有与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性,并不是所有的物理过程都具有方向性,因此D错误.故选AC.14.用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象.关于这一现象,正确的说法是()A.这一实验过程不违反热力学第二定律B.在实验过程中,热水一定降温、冷水一定升温C.在实验过程中,热水内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能解析:选AB.温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少,一部分转化为电能,一部分传递给冷水,转化效率低于100%,不违反热力学第二定律.热水温度降低,冷水温度升高,故A、B正确,C、D错误.。

热力学定律知识点

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。

人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律

人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律
在任何自然过程中,一个孤立系统的总 熵不会减小。
五. 能源和可持续发展
能量耗散:系统的内能流散到周围环境中,没 有办法把这些内能收集起来加以利用,这种现 象叫做能量耗散。 品质降低:能量从高度有用的形式降级为不大 可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中,总是由高品质的能量最终 转化为低品质的内能。
四. 热力学第二定律的微观解释
1、几个重要概念 1)有序和无序 只要确定了某种规则,符合这个规则的就叫 做有序;不符合某种确定规则的称为无序。
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。 1)系统的宏观态所对应的微观态越多,此 宏观态的无序程度越大。 2)系统的宏观态所对应的微观态越多,此 宏观态出现的几率越大。 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
新能源:指目前尚未被人类大规模利用而有 待进一步研究、开发和利用的能源,如核能、 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
第二类永动机? 违背热力学第二定律!
注意以下两点》》 1)不管如何表述,热力学第二定律的实质 在于揭示了:一切与热现象有关的实际宏观 过程都是不可逆的。自然过程是按一定方向 进行的。 2)违背热力学第一定律的过程都不可能发 生。不违背热力学第一定律的过程不一定都 可以发生。(可能违背热力学第二定律)
1、热力学第二定律——克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
热传递具有方向性!
机械能和内能的转化过程具有方向性!
热机的效率不可能达到100%!
2、热力学第二定律——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。 热力学第二定律的所有表述都是等价的。

10.3--热力学第一定律

10.3--热力学第一定律

二、能量守恒定律
1.自然界中存在不同形式的能
动能
动能
重力势能
重力势能
弹性势能
弹性势能
电能
电能
内能
内能
.
.
.
.
2.不同形式的能之间可以发相互转化
由特定的力做多少功来量度有多少能发生了转化
3.能量守恒定律的内容: 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能 从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体 转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量 保持不变.
2、表达式:ΔU=W + Q
例:一定量的气体,在膨胀过程中做了135J的功, 同时向外放热85J,则气体的内能变化量是多少?
热和功取正负号的含义
ΔU=W + Q
系统吸热 系统放热
Q>0
Q<0
外界 U >0 系统 U <0
W>0
W<0
对系统作功 对外界作功
四个理想热学过程
物理量 热学过程
压强P 体积V 温度T 内能U 热量Q 功W
读书P55-56,归纳能量守恒定律的发现过程
1836年俄国 化学家盖斯
1841—1842 年德国医生
J.R.迈尔
德国科学家H. 亥姆霍兹
4.能量守恒定律的重要性 1)是一个普遍适用的定律 2)将各种现象联系在一起 力学、热学、电学、光学、化学、生物学...
3)指导着人们的生产、科研 泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在 宣告了第一类永动机造不成
等温过程 增大 减小 不变 不变 放热 吸热 0
等压过程 不变 减小 降低 减少 放热 +
绝热过程 增大 减小 升高 增加

2021学年高中物理第10章热力学定律第1节功和内能课件新人教版选修3_3

2021学年高中物理第10章热力学定律第1节功和内能课件新人教版选修3_3

• (1)在绝热过程中,外界对系统做功,系统的__内__能__增__加。内能的增量就等于外 界对__系__统__做__的__功_____,即ΔU=U2-U1=__W____。
• (2)在绝热过程中,系统对外界做功,系统的__内__能__减__少。内能的减少量就等于 系统对__外__界__做__的__功_____,即ΔU=U2-U1=__-__W____。
• 『选一选』
• (多项选择)一定质量的气体封闭在绝热的气缸内,当用活 塞压缩气体时,一定增大的BC物D理量有(不计气体分子势能)(
)
• A.气体体积
B.气体分子密度
• C.气体内能 D.气体分子的平均动能
• 解析:外力做功,气体体积减小,分子密度增大,内能增 加,温度升高,分子的平均动能增加。
• 『想一想』
根据理想气体状态方程pTV=C 可判断压强一定增大,选项 B、D 错误。
〔对点训练〕 如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一个灵敏温度计和一 根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞。用 打气筒慢慢向筒内打气,使容器内的压强增加到一定 程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容
器口后( C )
• “火〞不但可以用来取暖,还可以用来加 热食物,“火〞把人类带入了文明的殿堂 。我们的祖先很早就创造了“钻木取火〞 的用具,使人们不再仅仅依靠自然的“恩 赐〞而得到“火〞。
• 你知道“钻木取火〞的道理吗?
提示:做功可以改变物体的内能,“钻木取火”就是通过外力做功,机械能 转化为内能。木材内能增加,温度达到着火点而燃烧。
第一节 功和内能
※ ※※
了解焦耳的热功当量实验,明确实验原理 理解内能的概念,并了解功是能量改变的量度
1
课前预习

热学第10章热力学第一定律讲解

热学第10章热力学第一定律讲解

T+d T
2
(E+dE, T+dT)
等体 + 等温过程 0 V
V
20
d E ? d EV ? d ET ? d EV
? ? CV,m d T
p
1 (E, T)
dEV 任意元过程
T+d T
2
dET = 0 (E+dE, T+dT)
L ~ 10?1 m ? p ~ 10-3 s
v ~ 102 m/s
活塞运动周期 ? t ~ 10-2 s > ?p ~ 10-3 s,
所以汽缸的压缩过程可认为是准静态过程。
6
准静态过程用过程曲线描述:
p ( p1 , V1) 一个点代表一个平衡态 过程曲线
(p , V )
( p2 , V2)
O
V
第十章 热力学第一定律
1
第十章 热力学第一定律
§10.1 准静态过程 △§10.2 功 △§10.3 内能、热量、热力学第一定律
§10.4 热容量 §10.5 绝热过程 §10.6 循环过程 §10.7 卡诺循环 △§10.8 致冷循环
2
§10.1 准静态过程
热力学系统从一个状态变化到另一个状态, 称为热力学过程,简称“过程”。
16
焦耳定律
绝热壁 导热壁
实验现象:稀薄气体在自由膨胀过程中,温度 保持不变,是绝热自由膨胀过程。
结论:理想气体内能 E 只与温度 T 有关,与 体积 V 无关:
E 理 气 ? E (T )
17
§10.4 热容量
一. 摩尔热容量 热容量: 系统温度升高1度所吸收的热量。
C ? dQ dT
定体热容量

第十章 3 热力学第一定律 能量守恒定律

第十章  3 热力学第一定律 能量守恒定律

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应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负. (2)根据方程ΔU=W+Q求出未知量. (3)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况.
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1.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,气体的内能减少 了1.2×105 J,则下列各式正确的是( ) A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 J B.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 J C.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×105 J D.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J
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2.与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的.例如,物体的机械能守恒,必须 是只有重力或系统内的弹力做功;而能量守恒定律是没有条件的,它是一切自然现 象都遵守的基本规律. 3.第一类永动机失败的原因分析 如果没有外界热源供给热量,则有U2-U1=W,就是说,如果系统内能减少,即 U2<U1,则W<0,系统对外做功是要以内能减少为代价的.若想源源不断地做功, 就必须使系统不断回到初始状态,在无外界能量供给的情况下是不可能的.
2.气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变化是
()
A.减少20 J
B.增大20 J
C.减少220 J
D.增大220 J
解析:研究对象为气体,依符号规则,对外做功W=-100 J,吸收热量Q=+120 J. 由热力学第一定律有 ΔU=W+Q=-100 J+120 J=20 J, ΔU>0,说明气体的内能增加,故选项B正确.

知识点--热力学基本定律部分

知识点--热力学基本定律部分

知识点--热力学基本定律部分1、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。

第零定律表明,一切互为热平衡的系统具有一个数值上相等的共同的宏观性质──温度。

温度计所以能够测定物体温度正是依据这个原理。

另一种表述:处于热力学平衡状态的所有物质均具有某一共同的宏观物理性质。

2、热力学第一定律:热力学第一定律也就是能量守恒定律。

基本内容: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。

(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=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。

热力学定律

热力学定律
第十章
热力学定律
一、改变物体的内能的两种方式 改变物体的内能的两种方式
1、做功:当做功使物体的内能发生改变的时候,外界对物 、做功:当做功使物体的内能发生改变的时候, 体做了多少功,物体的内能就增加多少; 体做了多少功,物体的内能就增加多少;物体对外界做了 多少功,物体的内能就减少多少. 多少功,物体的内能就减少多少. 2、热传递:热传递可以改变物体的内能,用热量量度.物 、 传递:热传递可以改变物体的内能,用热量量度. 体吸收了多少热量,物体的内能就增加多少; 体吸收了多少热量,物体的内能就增加多少;反之物体的 内能就减少多少. 内能就减少多少.
(1)应用热力学第一定律时要明确研究的对 应用热力学第一定律时要明确研究的对 象是哪个物体或者是哪个热力学系统. 象是哪个物体或者是哪个热力学系统. (2)应用热力学第一定律计算时,要依照符号规定代入数 应用热力学第一定律计算时, 应用热力学第一定律计算时 据.对结果的正、负也同样依照规定来解释其意义. 对结果的正、负也同样依照规定来解释其意义.
(1)温度、内能、热量和功是热学中相互关 温度、内能、 温度 联的四个物理量.当物体的内能改变时, 联的四个物理量.当物体的内能改变时,温度不一定改 变,只有当通过热传递改变物体的内能时才会有热量传 递,但能的形式没有发生变化. 但能的形式没有发生变化.
(2)热量是热传递过程中的特征物理量,离开过程谈热量毫 热量是热传递过程中的特征物理量, 热量是热传递过程中的特征物理量 无意义,就某一状态而言,只有“内能” 无意义,就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在 “热量”和“功”,因此不能说一个系统中含有“多少热量”或 热量” 因此不能说一个系统中含有“多少热量” “多少功”. 多少功” (3)物体的内能大,并不意味着物体一定会对外做功或向外 物体的内能大, 物体的内能大 传递热量,或者做的功多,传递的热量多. 传递热量,或者做的功多,传递的热量多.只有物体内能 的变化大时,过程中做的功或传递的热量才会多. 的变化大时,过程中做的功或传递的热量才会多.

第十章 热力学定律 知识整理

第十章 热力学定律 知识整理

第十章热力学定律10.1 功和内能1. 焦耳的实验(1)两个具有代表性的实验:①重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升。

②正在降落的重物使发电机发电,通过电流的热效应给水加热。

(2)实验结论:在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1 变为状态2,所需外界做功的数量是相同的。

也就是说,要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的数量只由过程始末两个状态1、2 决定,而与做功的方式无关。

(3)绝热过程:系统只由于外界对它做功而与外界交换能量,它不从外界吸热,也不向外界放热,这样的过程叫做绝热过程。

2. 内能(1)定义:任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。

鉴于功是能量变化的量度,所以这个物理量必定是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。

(2)定义式:当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时,内能的增加量ΔU=U2-U1就等于外界对系统所做的功W,即ΔU=W①当外界对系统做功,系统的内能增加,在绝热过程中,内能的增量就等于外界对系统做的功。

②当系统对外界做功,系统的内能减少。

在绝热过程中,系统对外界做多少功,内能就减少多少。

(3)内能微观定义:系统中所有分子热运动的动能和分子间的相互作用势能的总和叫做系统的内能。

系统的内能是由它的状态决定的。

10.2 热和内能1. 热传递(1)定义:两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,我们说,热量从高温物体传到了低温物体。

这样的过程叫做热传递。

(2)热传递有三种方式:热传导、热对流和热辐射,如图所示。

(3)热传递的条件:①两个物体②存在温度差2. 热和内能(1)在外界对系统没有做功的情况下,热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。

吸收热量内能增加,放出热量内能减少。

当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2,内能的增量ΔU=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q,即ΔU=Q(2)热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义。

10.1功和内能热和内能

10.1功和内能热和内能
△U=U2-U1
△U=W
physic
练习巩固
1.下列说法正确的是( )
A.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分 子的内能 B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C.物体的速度增大时,物体的内能增大
D.物体的内能减小时,物体的温度可能增加
physic
2.一个铁块沿斜面匀速滑下,关于物体的机械能 和内能的变化,下列判断中正确的是( ) A.物体的机械能和内能都不变
physic
焦耳的实验(二)
physic
实验结论
多次实验结果表明:对同一系统,如果过 程是绝热的,那么不管通过电阻丝的电流 或大或小、通电时间或长或短,只要所做 的功相等,则系统温度上升的数值是相同 的,即系统的状态变化相同。 焦耳的实验说明什么问题?
在各种不同的绝热过程中,系统状态的改 变与做功方式无关,仅与做功数量有关。
physic
physic
physic
热传导--热沿着物体传递的热传递方式,不同物质 传到热的能力各不相同,容易传到热的物体称之为热 的良导体,所有金属都是热的良导体,不容易传导热 的物体称之为热的不良导体,如空气、橡胶、绒毛、 棉纱、木头、水、油等
热对流--靠液体或气体的流动来传递热的方式,热 对流是液体和气体所特有的热传递方式
热传导--热沿着物体传递的热传递方式,不同物 质传到热的能力各不相同,容易传到热的物体称之 为热的良导体,所有金属都是热的良导体,不容易 传导热的物体称之为热的不良导体,如空气、橡胶、 绒毛、棉纱、木头、水、油等 热对流--靠液体或气体的流动来传递热的方式, 热对流是液体和气体所特有的热传递方式 热辐射--热从高温物体向周围以电磁波的形式沿 直线射出去的方式,热辐射不依赖媒介质,可在真 空中进行,温差越大,表面颜色越深,物体向外的 热辐射能力越强
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第十章热力学定律
知识网络:
一、 功、热与内能
●绝热过程:不从外界吸热,也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。

●内能:内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和,用字母U 表示。

●热传递:两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,这个过程称之为热传递。

●热传递的方式:热传导、对流热、热辐射。

二、 热力学第一定律、第二定律
第一定律表述: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作的功的和。

表达式u W Q ∆=+ 第二定律的表述:一种表述:热量不能自发的从低温物体传到高温物体。

另一种表述:(开尔文表述)不可能从单一热库吸收热量,将其全部用来转化成功,而不引起其他的影响。

应用热力学第一定律解题的思路与步骤:
一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。

二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。

三、据热力学第一定律列出方程进行求解,应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据,对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。

四、几种特殊情况:
若过程是绝热的,即Q=0,则:W=ΔU ,外界对物体做的功等于物体内能的增加。

若过程中不做功,即W=0,则:Q=ΔU ,物体吸收的热量等于物体内能的增加。

若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则:W+Q=0,外界对物体做的功等于物体放出的热量。

对热力学第一定律的理解:
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系,此定律是标量式,应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。

对热力学第二定律的理解:
①在热力学第二定律的表述中,自发和不产生其他影响的涵义,自发是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性,在传递过程中不会对其他物体产生影响或需要借助其他物体提供能量等的帮助。

不产生其他影响的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功,必须通过第三者的帮助,这里的帮助是指提供能量等,否则是不可能实现的。

②热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,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。

对能量守恒定律的理解:
③在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应,如物体做机械运动具有机械能,分子运动具有内能等。

④某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等。

③某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。

三、能量守恒定律
●能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,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物体,在转化和转移的过程中其总量不变
●第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律
●第二类永动机不可制成是因为其违背热力学第二定律(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)●熵:是分子热运动无序程度的定量量度,在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的。

①熵是反映系统无序程度的物理量,正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。

②系统越混乱,无序程度越大,就称这个系统的熵越大。

系统自发变化时,总是向着无序程度增加的方向发展,至少无序程度不会减少,也就是说,系统自发变化时,总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。

从熵的意义上说,系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展,不会使熵减少。

③任何宏观物质系统都有一定量的熵,熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。

④一切自然过程的发生和发展中,总熵必定不会减少。

●能量耗散:系统的内能流散到周围的环境中,没有办法把这些内能收集起来加以利用。

四、能源和可持续发展:
●能源的重要性:能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品,是国民经济运动的物质基础,它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。

●化石能源:人们把煤、石油叫做化石能源。

●生物质能:生物质能指绿色植物通过光合作用储存在生物体内的太阳能,储存形式是生物分子的化学能。

●风能:为了增加风力发电的功率,通常把很多风车建在一起,我国新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电。

●水能:水是可再生的,水电对环境的影响小,发电成本低。

几个概念的区别:
一、热量和内能:
内能是由系统的状态决定的,状态确定,系统的内能也随之确定,要使系统的内能发生变化,可以通过热传递或做功两种方式来完成,而热量是热传递过程中的特征物理量,和功一样,热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的,有过程,才有变化,离开过程,毫无意义,就某一状态而言,只有内能,根本不存在什么热量和,因此,不能说一个系统中含有多少热量或多少功。

二、热量和温度:
热量是系统的内能变化的量度,而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志,虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差,但是传递的是能量,不是温度,热传递不仅可以使系统温度发生变化,还可以使物质状态发生变化,在物质状态变化中,传递给系统的热量并没有使系统的温度发生变化,因此不能说系统吸收热量多,温度变化一定大,也不能认为系统的温度高,它放出的热量一定多,因为放出的热量,不但和温度的变化值有关,还和比热容有关,总之,热量和温度之间虽然有一定的联系,但它们是完全不同的两个物理量。

三、热量和功:
热量和功,都是系统内能变化的量度,都是过程量,一定量的热量还与一定量的功相当,但它们之间有着本质的区别,用做功来改变系统的内能,是系统内分子随整体的有序运动,转化为另一系统的分子的无规则运动的过程,是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程,用热传递来改变系统的内能,是通过传导对流和辐射来完成的,它将分子的无规则运动,从一个系统转移到另一个系统,这种转移就是系统间内能转换的过程。

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