热力学基本定律
热力学三大定律的概念
热力学三大定律的概念
热力学三大定律是指热力学基本定律中的三个基本原理，它们是：
1. 第一定律：能量守恒定律。
该定律表明，能量不可能从不存在转变为存在，也不可能从存在变为不存在，能量只能由一种形式转化为另一种形式，而总能量守恒不变。
2. 第二定律：热力学第二定律是指任何热机在工作过程中，都不能让热量全部转化为机械功，总有一部分热量被释放到低温环境中，使得热机的能效不可能达到100%。
简单来说，热力学第二定律描述了能量转化的不完全性。
3. 第三定律：同时，热力学第三定律指出，在绝对零度时，所有物质的熵都趋于零，也就是说，没有物质能够减为绝对零度以下。
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。
《工程热力学》第二章—热力学基本定律
五、功量与热力过程直接相关
在既定的始、终状态之间，可以有许多过程途径。 在既定的始、终状态之间，可以有许多过程途径。不同 过程中的功量交换是完全不同的。 过程中的功量交换是完全不同的。即：功的大小除与过程的 有关——功 初、终状态有关外，还与描述过程的函数p=f(v)有关 终状态有关外，还与描述过程的函数 有关 功 过程量。 而不能用dw表示 是一个过程量 微元过程功只能用δw而不能用 表示， 是一个过程量。微元过程功只能用 而不能用 表示，即
在孤立系统中，能的形式可以相互转换， ● 在孤立系统中，能的形式可以相互转换，但能 的总量保持不变。 的总量保持不变。 第一类永动机是不可能制成的。 ● 第一类永动机是不可能制成的。 ● 工程热力学中常以热力系统为对象来研究能量 的传递、转换和守恒。 的传递、转换和守恒。 对任一热力系统，热力学第一定律可表述为： ● 对任一热力系统，热力学第一定律可表述为： 进入系统的能量 － 离开系统的能量 = 系统中储存能量的变化
无论哪一种情况， 无论哪一种情况，当系统与外界发生功量 交换时，总与系统本身所经历的过程有关。 交换时，总与系统本身所经历的过程有关。
三、功量交换的基本表达式
δW = F • dx
W = ∫ F ( x)dx
x1
x2
热力学最常见的功——容积功 容积功 热力学最常见的功
δW = F • dx = pA • dx = pdV
宏观位能（位能）：系统在外力场作用下， ）：系统在外力场作用下 ◆ 宏观位能（位能）：系统在外力场作用下，相对于 某参考坐标系中某一位置所具有的能量。 某参考坐标系中某一位置所具有的能量。
E p = mgz
二、内能
储存于系统内部的能量称为内能 内能， ● 储存于系统内部的能量称为内能，内能与物质 的分子结构和微观运动形式有关。 的分子结构和微观运动形式有关。 ● 对于闭口系统来说，工质经历一个循环之后又 对于闭口系统来说， 回复到原来的状态， 回复到原来的状态，所以系统储存能量的变化为 零，即：进入系统的能量（吸热量）等于离开系 进入系统的能量（吸热量） 统的能量（对外做功量）。 统的能量（对外做功量）。
热力学三大定律内容是什么 表述方式有几种
热力学三大定律内容是什么表述方式有几种热力学三大基本定律是应用性很强的科学原理，对社会的进展具有重要的促进作用，三大定律力量守恒定律、熵增定律、肯定零度的探究。
热力学三大定律内容热力学第肯定律是能量守恒定律。
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。
（假如一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。
）热力学其次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，但不行能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体；开尔文-普朗克表述为不行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肯定零度时，全部纯物质的完善晶体的熵值为零，或者肯定零度（T=0K）不行达到。
R.H.否勒和E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式：任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，称为0K不能达到原理。
热力学的其他定律其实除了热力学三大定律，还存在第零定律，也就是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。
第零定律是在不考虑引力场作用的状况下得出的，物质（特殊是气体物质）在引力场中会自发产生肯定的温度梯度。
假如有封闭两个容器分别装有氢气和氧气，由于它们的分子量不同，它们在引力场中的温度梯度也不相同。
假如最低处它们之间可交换热量，温度达到相同，但由于两种气体温度梯度不同，则在高处温度就不相同，也即不平衡。
因此第零定律不适用引力场存在的情形。
第零定律比起其他任何定律更为基本，但直到二十世纪三十年月前始终都未有察觉到有需要把这种现象以定律的形式表达。
第零定律是由英国物理学家拉尔夫·福勒于1939年正式提出，比热力学第肯定律和热力学其次定律晚了80余年，但是第零定律是后面几个定律的基础，所以叫做热力学第零定律。
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。
热学三大公式
热学三大公式
热学是物理学中的一个重要分支，涉及到热量、热力学能量、热传递等方面的知识。
在热学中，有三个非常重要的公式，分别是:
1. 热力学第一定律公式:Q = U + W
这个公式表示热量 Q 等于内能 U 加上摩擦功 W。
它表明了热量和内能之间的关系，说明了热传递的根本原因是物体之间的内能差异。
这个公式在解释热传递现象和计算热传递的热量时非常有用。
2. 热力学第二定律公式:N = Q - W
这个公式表示净热量 N 等于热量传递 W 减去摩擦功 N。
它表明了热量传递的方向和热量传递的多少取决于内能差异的大小，而与摩擦功无关。
这个公式在解释热传递的规律和计算热量传递的效率时非常有用。
3. 热力学第三定律公式：热量不可能自发地从低温物体传到高
温物体
这个公式表示热量传递是一种自发的过程，也就是说，热量传递是从高温物体向低温物体传递的。
这个公式表明了热传递是一种不可避免的自然现象，同时也说明了热量传递的根本原因是物体之间的内能差异。
这个公式在解释热传递现象和计算热传递的热量时非常有用。
这三个公式是热学中最基本的公式，对于理解热学概念和应用具有非常重要的意义。
此外，热学还有很多其他的公式和规律，例如热力学第二定律的另一种表述方式——熵增定律，以及热力学第三定律的应用，等等，这些都需要深入学习才能掌握。
热力学三大定律。
热力学三大定律。
热力学是一门研究热现象和能量转移的学科，它包含了许多重要的理论和定律。
其中最为基础和重要的就是热力学的三大定律。
这三大定律分别是：
第一定律：能量守恒定律。
这个定律表明，能量在一个系统中不会被创造或者消失，只会被转换成不同的形式。
换句话说，热能可以转化为机械能，电能，化学能等等。
第二定律：热力学第二定律，也被称为热力学不可逆定律。
这个定律表明，任何一个封闭的系统都会不可避免地趋向于熵增加的方向。
也就是说，不可逆的过程比可逆的过程更有可能发生，因为后者需要外部能量输入，而前者则不需要。
第三定律：热力学第三定律，也被称为绝对零度定律。
这个定律表明，在温度为零度的绝对零点附近，系统的熵趋近于零，而且无法完全达到零。
这个定律的重要性在于，它提供了一个基准点，让我们可以对温度进行比较和测量。
这三大定律是热力学的基石，它们不仅解释了许多自然现象，也为工程应用提供了重要的指导意义。
- 1 -。
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。
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：其中一种是开尔文-普朗克表述，不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，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。
第一定律
热力学第一定律本质上与能量守恒定律是的等同的，是一个普适的定律，适用于宏观世界和微观世界的所有体系，适用于一切形式的能量。
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。
）
2第二定律
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；
开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。
熵表述：随时间进行，一个孤立体系中的熵不会减小。
3第三定律
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即-273.15℃）不可达到。
R.H.否勒和E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式：任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，称为0K不能达到原理。
化学热力学的基本定律
化学热力学的基本定律化学热力学是研究化学反应中热现象的科学，它揭示了化学反应中热量变化的规律。
在化学热力学中，有一些基本定律被广泛应用于解释和预测化学反应的热力学性质。
本文将介绍化学热力学中的基本定律，包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
热力学第一定律是热力学的基本定律之一，也称为能量守恒定律。
它表明能量在系统和周围环境之间的转移是守恒的。
根据热力学第一定律，一个封闭系统的内能的变化等于系统所吸收的热量与系统所做的功的代数和。
数学表达式可以表示为：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表示系统所做的功。
这个定律揭示了能量在化学反应中的转化过程，为研究化学反应的热力学性质提供了基础。
热力学第二定律是热力学中的另一个重要定律，它表明自然界中热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，即热量不会自发地从低熵系统传递到高熵系统。
热力学第二定律有多种表述方式，其中最著名的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述指出不可能制造一个永动机，只能将热量从高温物体传递到低温物体，而开尔文表述则指出不可能通过一个循环过程使热量从低温物体完全转化为功而不产生其他影响。
热力学第三定律是热力学中的又一基本定律，它规定了当温度趋于绝对零度时系统的熵趋于一个常数，即系统的熵在绝对零度时为零。
热力学第三定律的提出为研究低温下系统的热力学性质提供了理论基础，也为研究固体的热力学性质提供了重要参考。
综上所述，化学热力学的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。
这些定律揭示了能量在化学反应中的转化规律、热量传递的方向规律以及系统在绝对零度时的熵值规律，为研究化学反应的热力学性质提供了重要的理论基础。
在实际应用中，这些定律被广泛应用于化学工程、材料科学等领域，为科学研究和工程实践提供了重要的指导。
热力学四大定律
热力学共有四大定律第零定律：热平衡定律(zeroth law of thermodynamics )第一定律：能量守恒定律，“热”是一种能量。
第二定律：熵函数的引出及过程变化方向的熵判据在一个封闭系统（closed system)里操作，总熵量有增无减：只能不变或增加，不能减少。
第三定律：决对零度达不到，在绝对温度0K（相当于－273.15摄氏度）下，所有物质的熵都等于0。
热力学第零定律如果两个热力系的每一个都与第三个热力系处于热平衡，则它们彼此也处于热平衡。
热力学第零定律于1930年由福勒(R.H.Fowler)正式提出，比热力学第一定律和热力学第二定律晚了80余年。
虽然这么晚才建立热力学第零定律，但实际上之前人们已经开始应用它了。
因为它是后面几个定律的基础，在逻辑上应该排在最前面，所以叫做热力学第零定律。
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。
图中A热力学第零定律示意图、B热力学第零定律示意图、C 热力学第零定律示意图为3个质量和组成固定，且与外界完全隔绝的热力系统。
将其中的B、C用绝热壁隔开，同时使它们分别与A发生热接触。
待A与B和A与C都达到热平衡时，再使B与C发生热接触。
这时B和C的热力状态不再变化，这表明它们之间在热性质方面也已达到平衡。
热力学四大定律内容
热力学四大定律内容
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，它表明在一个孤立系统中，能量的总量是恒定的。
换句话说，能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
这意味着系统中任何能量的增加或减少都必须与其他能量形式的增加或减少相互抵消。
第二定律（熵增定律）：
熵增定律是热力学中关于能量转化方向性的定律。
它表明在一个孤立系统中，系统的无序程度永远不会减少，而是趋向于增加，除非外界有能量输入或排出，简单来说自然界中的过程总是朝着更高的熵进行，而不会倒退到低熵的状态。
第三定律（绝对零度定律）：
绝对零度定律是热力学中关于温度极限的定律。
它表明当物体的温度接近绝对零度时，物体的熵趋于零且不可达到，这意味着通过一系列的冷却过程，物体的温度无法降低到绝对零度以下。
第四定律（温度标定律）：
第四定律是热力学中关于温度测量的定律，它表明当两个物体与第三个物体分别达到热平衡时，那么这两个物体之间也处于热平衡状态，基于这个定律可以建立温度标尺，并进行温度的比较和测量。
热力学定律
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。
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。
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物 理
C E *B
学
o
* A
D
V
dQ S B − S A = ∫A T
B
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熵变的计算
当始末两平衡态确定后， 当始末两平衡态确定后， 系统的熵变也 是确定的, 与过程无关。 因此, 是确定的 与过程无关。 因此 可在两平衡态 之间假设任一可逆过程 任一可逆过程计算熵变 之间假设任一可逆过程计算熵变 。
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卡诺循环
由两个等温过程和两个绝热过程组成。 由两个等温过程和两个绝热过程组成。 等温过程和两个绝热过程组成 高温热源T1 Q1 工质 A Q2 低温热源T2
p p1
p2 p4
A
T1 > T2
物 理 学
T1
D
A
B
p3
T2
V2
o V1 V4
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C V
V3
AB： 等温膨胀、吸热 等温膨胀、 BC ： 绝热膨胀 CD： 等温压缩、放热 等温压缩、 DA： 绝热压缩
物 理 学
的不可逆性
克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物
体传向高温物体而不产生其它影响。 体传向高温物体而不产生其它影响。
热传导的 不可逆性
第二类永动机： 第二类永动机：从单一热源吸热并对外做功 而不产生其它变化。不可能实现！ 而不产生其它变化。不可能实现！
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可逆过程 : 如果逆过程能重复正过程的每一状
1
解得： 解得：
η ′ = 42.3%
T1′ = 473K=200 0 C
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6.4 热力学第二定律
并非所有能量守恒的过程都能实现！ 并非所有能量守恒的过程都能实现！
开尔文表述：不可能制成一种循环动作的
热机，只从单一热源吸取热量， 热机，只从单一热源吸取热量，使之全部变 为有用的功而不产生其它影响。 为有用的功而不产生其它影响。 功热转换
回到原来的状态而不引起任何其它变化。 任何其它变化 态, 回到原来的状态而不引起任何其它变化。
物 理 学
不可逆过程：如果逆过程不能重复正过程的每一
状态回到原来的状态， 状态回到原来的状态，或者虽能重复但必然会引起 其它变化。 其它变化。
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热力学第二定律的实质: 热力学第二定律的实质
自然界一切自发的过程都是不可逆的！ 自然界一切自发的过程都是不可逆的！
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6.5 熵
任意一个可逆循环可视为由无穷多个卡诺循环所组成。 任意一个可逆循环可视为由无穷多个卡诺循环所组成。 可逆循环可视为由无穷多个卡诺循环所组成 对任一微小卡诺循环： 对任一微小卡诺循环：
Q2 T2 η = 1+ = 1− Q1 T1 Q1 Q 2 ∴ + =0 T1 T2
∴对任一可逆循环过程： 对任一可逆循环过程： 可逆循环过程
热力学第一定律
Q =∆E + A =∆E + ∫ pdV
V 1 V2
物 理 学
微分形式
dQ = dE + dA
不可能实现! 第一类永动机 不可能实现
Q = 0 A > 0 ∆E = 0
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6.2 热力学第一定律对理想气体的应用 等容过程
特征： 特征： V = C
A = ∫ pdV = 0
V1
V2
p
物
( p2 ,V ,T2 )
p2
p1
理 学
m i R(T2 − T1 ) M2 m m Q= CV (T2 − T1 ) = CV ∆T M M i CV = R :定容摩尔热容 ∆E =
( p1 ,V , T1 )
o
2
V
V
对任意一个过程， E = 任意一个过程， 一个过程 ∆
m CV ∆T M
理 学
o
V1
V2 V
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等温过程
特征： 特征： = C T ΔE = 0
Q=A
= ∫ pdV
V1 V2
物
p p1
1 ( p1 ,V1 , T )
理 学
2
m dV =∫ RT V1 M V m V2 RT ln = M V1
V2
p2
( p2,V2,T )
V1
o
dV
p1 m = RT ln M p2
第六章 热力学基本定律
本章要点
物 理 学
1．热力学第一定律及其应用 2．卡诺循环 热机效率 3．热力学第二定律
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6.1 热力学第一定律
几个基本概念
（热力学）系统：热力学研究对象 热力学）系统： 环境（外界）：系统以外的部分 环境（外界）：系统以外的部分 ）： 状态：系统热力学性质的集合 状态： 状态参量： 状态参量：描述系统状态的物理量 平衡态（热平衡）：系统宏观性质不随时间变化 平衡态（热平衡）：系统宏观性质不随时间变化 ）： （热力学）过程：系统从一个状态变化到另一状态 热力学）过程： 的经历 准静态（平衡）过程：过程中的每一状态都无限接 准静态（平衡）过程： 观察太阳运动） 近平衡态 （例：观察太阳运动）
物 理 学
解： 由热机效率定义和卡诺热机效率 A T2 η = = 1− Q1 T1 及 解出 η 、 Q1 、Q2
Q2 = Q1 − A
′ ∴ Q1′ = Q2 + A′ = Q2 + A′
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AT2 = + A' T1 -T2
由公式
A′ T2 ′= η = 1− Q1′ T′
物 理 学
物 理 学
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功、热量和内能的计算
A : 系统对环境做功
dl S
P
dA = f ⋅ dl = pSdl = pdV
dA > 0 : 系统对环境做功
dA < 0 : 系统对环境做负功
或环境对系统做功
P 物 理 学
P1V1 P2V2
过程 量!
A = ∫ pdV
V1
V2
A
0
V
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等压过程
特征： 特征：p = C
A = ∫ pdV = p(V2 − V1 )
V1 V2
物
p
m = R∆T M m ΔE = CV ∆T M m Q = C p ∆T M QQ = A + ∆E ∴C p = CV + R 定压摩尔热容
p
( p,V1,T1) ( p,V2,T2 ) 1 2
Q : 系统从环境吸热
m Q = C (T2 − T1 ) M
C: 摩尔热容 (与过程有关） 与过程有关） 与过程有关
过程 量!
Q > 0 : 系统从环境吸热
Q < 0 : 系统向环境放热
物 理 学
状态 量!
∆E : 内能的增量
对理想气体
m i ∆E = R (T2 − T1 ) M 2
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V2 V
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绝热过程
特征： 特征： = 0 Q
Q dQ = dE + dA = 0 m ∴ CV dT = − pdV M
p
p1
1( p1 ,V1 , T1 )
物 理 学
对理想气体状态方程 m pV = RT 两边微分得： M m pdV + Vdp = RdT M
p2
( p2,V2,T2 )
2
o V1
V2 V
两式联立，消去 dT 得：
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dp CV + R dV +( ) =0 p CV V ∴ pV γ = 常量
CV + R C p 气体摩尔热容比（比热比） γ= = : 气体摩尔热容比（比热比） CV CV
物 理 学
pV γ = 常量 TV γ-1 = 常量 pγ-1T -γ = 常量
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1.0× 例1：一压强为1.0×105Pa，体积为1.0×10-3 一压强为1.0× Pa，体积为1.0 1.0 的氧气自0℃加热到100℃ 0℃加热到100℃。 ：（1 m3的氧气自0℃加热到100℃。问：（1）当压 强不变时，需要多少热量？当体积不变时， 强不变时，需要多少热量？当体积不变时， 需要多少热量？（ ？（2 需要多少热量？（2）在等压或等容过程中各 作了多少功？ 作了多少功？
循环过程： 循环过程：系统经历一系列状态变化后又回到初始 过程 状态的整个过程。 状态的整个过程。
物 理 学
∆E = 0 Q = A
A = 封闭曲线所围面积 P 可逆循环： 可逆循环：经历准静态过程
热机：顺时针、正循环、 热机：顺时针、正循环、系统 吸热对外做正功。 吸热对外做正功。 制冷机：逆时针、逆循环、 制冷机：逆时针、逆循环、外 界对系统做功，系统降温。 界对系统做功，系统降温。 正循环 A 逆循环 V
p
∆Qi
物 理 学
dQ ∫ T =0
o
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∆Qi+1
V
dQ dQ dQ ∫ T = ∫ACB T + ∫BDA T = 0
dQ dQ 可逆过程 对可逆过程 ∫BDA = −∫ADB T T dQ dQ ∴∫ =∫ ACB T ADB T p
可见，积分与过程无关， 可见，积分与过程无关， 只与始末状态有关， 只与始末状态有关，说明 系统确实存在一个状态函 数，定义该状态函数 S 为：“熵”
物 理 学
ca : 等容吸热 Qca = CV (T- Tc )
对等压过程 bc，有： ，
Tb Vb 6 = = T = 2Tc ∴ Tc Vc 3
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