第2章热力学第一定律和第二定律

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热力学第一二定律

热力学第一二定律热力学是物理学的一个分支，研究能量的转化和能量之间的关系。

其中，热力学第一定律和热力学第二定律是热力学的两个基本定律。

本文将详细介绍热力学第一定律和热力学第二定律的概念和应用。

热力学第一定律，又称能量守恒定律，表明能量在物理过程中的转化是守恒的。

简单来说，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。

热力学第一定律的数学表达式为：∆U = Q - W其中，∆U代表系统内能量的变化，Q代表从外界传递给系统的热量，W代表系统对外界做的功。

根据热力学第一定律，一个封闭系统的内能变化等于系统所吸收的热量减去系统所做的功。

热力学第一定律的一个重要应用是热机效率的计算。

根据热力学第一定律，热机工作时，吸收的热量用来产生功和增加系统内能。

热机效率定义为输出功与吸收热量的比值，数学表达式为：η = W/Qh其中，η代表热机效率，W代表输出功，Qh代表吸收的热量。

根据热力学第一定律和热机效率的定义，可以计算出热机的效率。

热力学第二定律是指自然界中热量只能从高温物体传递到低温物体的方向性规律。

热能不可能自发地从低温物体传递到高温物体，这是因为熵增加的原因。

熵是一个衡量系统无序程度的物理量，也可以理解为系统的混乱程度。

热力学第二定律可以用多种方式表达，常见的表达方式之一是克劳修斯表达式：ΔS ≥ Q/T其中，ΔS代表系统的熵变，Q代表系统吸收的热量，T代表系统的温度。

根据热力学第二定律，系统的熵在吸收热量的情况下只能增加或者不变，但绝不会减少。

热力学第二定律的应用之一是热力学循环的研究。

热力学循环是指热机、制冷机等设备在工作中所经历的一系列热量和功的转化过程。

根据热力学第二定律，热力学循环的效率不可能达到100%，存在一个理论上的极限值，即卡诺循环效率。

卡诺循环效率由热机工作温度的比值决定，只有在温度无限接近的情况下，热机的效率才能无限接近卡诺循环效率。

总结起来，热力学第一定律和热力学第二定律是热力学的两个基本定律。

热力学第一定律与第二定律

热力学第一定律与第二定律热力学是研究能量与热的转化和传递规律的科学，它是自然科学中重要的分支之一。

在热力学中，第一定律和第二定律是两个基本的定律，它们定义了能量守恒和能量转化的方向，对于理解热力学系统的行为和实际应用具有重要意义。

1. 热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在系统与环境之间的传递和转化后总量保持不变。

它可以通过下式表达：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表示系统对外界做的功。

根据热力学第一定律，一个封闭系统的能量是守恒的，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。

热力学第一定律还可以用来推导出热机效率的表达式。

在一个热机中，根据热力学第一定律，系统吸收的热量等于系统对外界做的功加上系统内能的变化。

根据这个原理，我们可以得到热机效率的公式：η = 1 - Qc/Qh其中，η表示热机的效率，Qc表示热机向冷源放出的热量，Qh表示热机从热源吸收的热量。

这个公式表明，在一个热机中，不能把吸收的热量完全转化为功，一部分热量必须放出到冷源中，效率小于1。

2. 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，它表明热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，而是自发地从高温物体传递到低温物体。

热力学第二定律有多种等效的表述方式，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。

克劳修斯表述中，热量不会自发地从冷热源传递到热热源，即不存在一个热机，它只从一个热源吸热，然后完全转化为功，再把一部分热量放到冷热源上，不对环境产生任何影响。

这相当于说，在一个封闭系统中，不存在一个循环过程，使得系统对外界做的功等于输入的热量。

这个等效表述被称为克劳修斯表述。

开尔文表述中，不可能制造一个只从一个热源吸热，然后完全转化为功的热机，而不对环境产生任何影响。

这相当于说，在一个封闭系统中，不存在一个循环过程，使得系统吸收的热量完全转化为功，不放出热量到冷热源。

第2章热力学第一定律3

§2.3 恒容热，恒压热，焓
化学化工中常遇到两种特定条件下的过程
热：恒容热、恒压热。
1. 恒容热（QV）
对于封闭系统、恒容、W’
=0 ，系统与环境交换的热，称为恒容热（QV）。 dU =δQV + δW = δQV－pambdV +δ W ’ ∵ dV＝0，δ W ’=0 ∴δQV = dU QV = ΔU 积分式 ∵U只取决于系统的始态和末态。∴恒容热QV也必然只取决于系统的末态和始态。

4. QV=ΔU，Qp=ΔH两关系式的意义
热虽然不是状态函数，但是在W’=0，恒压条件下， ΔH = Qp ；在W’=0，恒容条件下， ΔH =QV。当不同的途径均满足恒容非体积功为零或恒压非体积功为零的特定条件时，不同途径的热已经分别与过程的热力学能变、焓变相等，故不同途径的恒容热相等，不同途径的恒压热相等，而不再与途径有关。设计恒容或恒压过程计算Q。
等反温抗外
压
等温
末态（273K，101325 Pa）
反压
反抗外压（101325 Pa）膨胀途径Ⅰ
等抗温外
101325 Pa
506625 Pa
（273 K，506625 Pa）
途径Ⅱ
气体单纯pTV变化过程的不同途径
途径c 途径a 途径b
水升温蒸发过程的不同途径
热力学常见的过程：
11
（3）平衡态
如果系统与环境之间没有任何物质和能量的交换，系统中各个状态性质又均不随时间而变化，则称系统处于热力学平衡态。热力学平衡一般包括热平衡、力学平衡、化学平衡、相平衡这四个平衡。 1）热平衡：系统各部分的温度应相等。(T=T环) 2）力学平衡：系统各部分之间在没有刚性壁存在的情况下，系统各部分的压力相等。 (p=p环) 3）化学平衡：当系统各物质之间发生化学反应时达到平衡后，系统的组成不随时间而改变。 4）相平衡：系统各相的组成和数量不随时间而改变。

3第二章热力学第一定律

闭口系：能量传递只有传热作功两种对许多闭口系统而言，传热和两种； ●对闭口系：能量传递只有传热和作功两种；对许多闭口系统而言，动均无变化，无流动功。能 Ek 位能Ep均无变化，无流动功。对开口系传热、作功、流动功。口系： ●对开口系：传热、作功、流动功。
●闭口热力系统总储存能的变化： △E=△U=U2-U1 闭口热力系统总储存能的变化：
热力学第一定律：热力学第一定律： Q －W=△E=△U 或 Q =△U+ W
Q
W
一、闭口系统能量方程式
Q = U + W 一 δQ = dU + δW
般式 q = u + w
Q
W
δq = du + δw δq = du + pdv
2
单位工质
适用条件：）适用条件：1）任何工质 2) 任何过程
●过程量
符号w ●符号
轴功
●定义 ●符号 ●实例
系统通过机械轴与外界传递的机械功 ws 规定系统输出轴功为正，输入为负规定系统输出轴功为正， ws
…………… …………… …………… …………… ……………
ws
闭口系统
开口系统
2-4 焓enthalpy
流动工质传递的总能量 pV + U + 0.5mc2 + mgz h= u + pv 定义焓：定义焓：H=U+ pV 单位：单位： J（kJ） kJ） J/kg（kJ/kg） J/kg（kJ/kg）对理想气体：h=u+pv=u+RT=f( ●H是状态参数，对理想气体：h=u+pv=u+RT=f(T) 是 H为广延参数 h为比参数 ● H为广延参数 H=U+pV= m(u+pv)= mh， h为比参数物理意义： ●物理意义：

热力学第一定律与热力学第二定律的联系与区别

热力学第一定律与热力学第二定律的联系与区别热力学第一定律和热力学第二定律是热力学的两个基本定律,描述了热力学系统的动态过程和平衡状态。

热力学第一定律指出,在一个封闭系统中,热量总是从高温物体流向低温物体,直到系统达平衡状态,即温度保持不变。

这意味着热量不能自由流动,必须有外力强制它流动。

热力学第二定律则指出,热量不可能自发地从低温物体流向高温物体,即热量的总供应量等于总需求。

这意味着热量的流动必须是有方向的,并且热量的分配必须遵守热力学第二定律。

联系:
热力学第一定律和热力学第二定律都是关于热量流动的规律,它们都强调了热量在系统中的平衡和流动是有方向的。

区别:
1. 解释不同:热力学第一定律强调的是热量的流动方向,而热力学第二定律强调的是热量的流动必须遵守一定的规律。

2. 适用范围不同:热力学第一定律适用于任何可逆热力学过程,而热力学第二定律仅适用于封闭的系统。

3. 限制条件不同:热力学第一定律没有限制热量的供应量或需求,而热力学第二定律则规定了热量的总供应量必须等于总需求,从而限制了热量的流动。

第二章热力学第一定律

2) 恒压过程：变化过程中p(系) = p(环) = 定值(dp=0)
(ｐ始 =ｐ末，为等压过程）
3) 恒容过程：过程中系统的体积始终保持不变(dV =0)
4) 绝热过程：系统与环境间无热交换的过程，过程热Q＝0
5) 循环过程：经历一系列变化后又回到始态的过程。循环过程始末所有状态函数变化量∆X均为零。
习题2.3：在25oC及恒定压力下，电解1molH2O(l), 求过程的体积功。
分析：利用体积功的计算式恒压过程 (pamb = p)： W＝－p(V2－V1)
解：
H
2O(l )
H
2
(
g
)
1 2
O2
(g)
1mol
1mol 0.5mol
W p(V2 V1) pV2 ( ng )RT
(1.5 8.314 298.15)J 3.718kJ
∆12 X = X2 – X1
X1
始态
1
X2
2
末态
3
∆X
➢3. 对于循环过程，由于始末态相同，状态函数变化值为0。 ➢4. 定量，组成不变的均相流体系统，任一状态函数是另外两个状态函数的函数，如V = f (T, p)。即状态函数之间互为函数关系。
A
异途同归，值变相等；周而复始，其值不变
下列叙述中不是状态函数特征的是（ D ） A. 系统状态确定后，状态函数的值也确定 B. 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始末态决定 C. 经循环过程，状态函数的值不变 D. 状态函数均有加和性
（2）经典热力学只考虑平衡问题：只考虑系统由始态到末态的净结果，并依此解决诸如过程能量衡算、过程的方向、限度的判断等热力学问题，至于由始态到末态的过程是如何发生与进行的、沿什么途径、变化的快慢等等一些问题，经典热力学往往不予考虑。

热力学第一定律和第二定律

热力学第一定律和第二定律热力学第一定律1. 内容：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体做的功W，与物体从外界吸收的热量Q之和,等于物体的内能的增加量2. 数学表达式：W+Q=ΔU(1)Q取决于温度变化：温度升高，Q>0;温度降低，Q<0.(2)W取决于体积变化：V增大时，气体对外做功，W<0;V减小时，外界对气体做功，W>0.(3)特例：如果气体向真空扩散，那么W=0.(4)绝热过程Q=0，关键词是“绝热材料”或“变化迅速”。

3. 热力学第1定律的理解(1)做功改变物体的内能：外界对物体做功，物体内能增加;物体对外做功，物体内能减少。

在绝热过程，物体做多少功，改变多少内能。

(2)热传递改变物体的内能：外界向物体传递热量，即物体吸热，物体的内能增加;物体向外界传递热量，即物体放热，物体的内能减少。

传递多少热量，内能就改变多少。

(3)做功和热传递的实质，做功改变内能是能量的变化，用功的数值来度量;热传递改变内能是能量的转移，用热量来度量。

热力学第二定律1.热传导的方向性：热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。

2.补充说明：(1)“自发地”过程就是不受外界干扰的条件下进行的自然过程;(2)热量可以自发地从高温物体向低温物体传递，却不能自发的从低温物体传向高温物体;(2)热力学第二定律的能量守恒表达式：ds≥δQ/T(3)热量可以从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。

3.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向高温物体。

(2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，而不引起其他变化。

热力学第一定律和第二定律

热力学第一定律和热力学第二定律通过我们对物理及热力学的学习发现了这样的规律：凡是牵涉到热现象的一切过程都有一定的方向性和不可逆性，例如热量总是从高温物体自发地传向低温物体，而从未看到热量自发地从低温物体传向高温物体，例如当我们拥有一杯热水可以通过等待热水向周围空气散热得到一杯凉水，可是当我们需要这杯凉水重新变成热水时，单纯等待散失到周围空气的热量重新回来却不可能。

又如机械能可以通过摩擦无条件地完全地转化为热量，但是热能无法在单一热源下自发地转换为机械能。

这种自然规律虽然有时候不能如我们所愿，但它对我们意义重大。

可以说是人类在地球上赖以生存的基础。

我们却难以设想传热方向未知状态下的混乱。

我们不知道传热的方向，从而会不知道一杯热水放在环境中会变凉还是会继续升温，何时才能变凉，我们把凉水放在炉子上加热却不知道热量是从凉水传向炉子，还是从炉子传向凉水。

我们会得到热水还是更凉的凉水。

从这个意义上说正如交通红绿灯是交通畅通无阻的保证传热方向规律是自然界热领域中的红绿灯。

热不可能自发地不付代价地从低温物体传至高温物体，这就是克劳修斯说的热力学第二定律不可能制造出从单一热源吸热使之全部转化成为功而不留下其他任何变化的热力发动机这就是开尔文说的热力学第二定律总结热力学第二定律的两种说法的自然过程总是使系统趋于平衡能量从高位趋于低位，存在着不平衡的自然界，无时无刻不发生着这种变化——机械运动产生热量高温物体将热量传向低温物体。

高温物体将热量传向低温物体的过程中又可能产生机械运动。

生命过程、化学过程、核反应过程都伴随着热过程的发生，自然界的运动变化中热现象担任着重要的角色。

生活常识告诉我们冬天冷玻璃杯遇开水会破裂，这些都是物质表现出来的各种热湿现象，由于地球不停地运动和变化，经过漫长的地质年代逐渐在地壳内部积累了巨大的能量。

形成了巨大的应力作用，当大地构造应力或热应力使地壳某些脆弱的地带承受不了，时发生错位或断裂以波的形式传到地面就形成了地震研究火山的学者认为；热是各种地质作用的原始驱动力，火山活动是地球内部热的不均匀性的地表，反映海底的地震和火山喷发可能引起海水中形成巨大的海浪并向外传播。

第二章-热力学第一定律

第二章热力学第一定律Ⅰ学习指导一、基本思路热力学主要包括热力学第一定律和热力学第二定律。

本章热力学第一定律介绍封闭的热力学系统在状态变化时热力学能、热和功之间相互转化所遵循的规律。

首先介绍了热力学的基本概念，如系统和环境、状态函数、过程和途径、热力学平衡态、热和功等，得出了热力学第一定律的文字表述和数学表达式。

热力学能是热力学第一定律所引出的重要的状态函数，它是系统内部所具有的能量。

热和功是封闭系统在状态变化时与环境传递能量的两种方∆=+，将封闭系统变化过程式，都与过程有关，称为过程量。

通过热力学第一定律U Q W中热、功和热力学能改变联系了起来。

焓是由系统的热力学能、体积和压力组合得到的一个状态函数，在一定条件下，系统的焓变与过程的热相联系，焓及其有关公式可以看成是热力学第一定律的扩展。

通过Gay-Lussac-Joule实验，说明理想气体的热力学能和焓只是温度的函数；通过Joule-Thomson实验讨论了热力学第一定律对实际气体的应用。

热力学第一定律的具体应用就是围绕不同过程（理想气体简单状态变化、相变和化学变化）中热、功、热力学能变和焓变的计算展开。

准静态过程和可逆过程是热力学的重要概念；卡诺循环是热力学的特殊循环。

热化学是热力学第一定律对于化学反应系统的应用，据此可以计算反应的热效应，通常利用热化学数据(生成焓和燃烧焓)及Hess定律可直接求得298 K下反应的热效应，应用Kirchhoff定律可计算不同温度下反应的热效应。

本章还介绍了热力学第零定律，以热平衡现象为基础给出了温度的概念。

本章的主要内容及其逻辑关系如框图所示。

二、基本概念1．热力学第零定律如果两个系统分别和处于确定状态的第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也将处于热平衡。

这个热平衡规律称为热力学第零定律。

此定律给出了温度的概念和比较温度的方法。

2．状态函数状态是系统的一切宏观性质（质量、温度、压力、密度和热力学能等）的综合表现。

热学中的热力学第一定律与第二定律知识点总结

热学中的热力学第一定律与第二定律知识点总结热学是物理学中的一个重要分支，它研究的是热量的传递与能量的转化规律。

在热学中，热力学是一个核心概念，其中第一定律和第二定律是热力学的基本原理。

本文将对热学中的热力学第一定律和第二定律的知识点进行总结。

一、热力学第一定律热力学第一定律，也称作能量守恒定律，是热学中最基本的定律之一。

它表明在一个封闭系统中，能量的增加等于系统对外界做功与接受热量的总和。

1. 系统能量的变化根据热力学第一定律，系统的能量变化可以表示为：△U = Q - W其中，△U表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。

系统内能的变化等于系统吸收的热量减去系统对外界做的功。

2. 热力学过程中的能量转化在热力学过程中，能量可以以热量的形式传递或以功的形式进行转化。

根据热力学第一定律，系统对外界所做的功等于系统由外界吸收的热量减去系统内能的增加。

3. 等温过程和绝热过程等温过程是指系统和外界保持恒温的过程，这时系统内能的增加等于系统吸收的热量。

绝热过程是指系统与外界不进行任何热量的交换，这时系统对外界所做的功等于系统内能的增加。

二、热力学第二定律热力学第二定律是热学中另一个重要的定律，它表明热量自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自发地由低温物体转移到高温物体。

1. 热量传递的方向根据热力学第二定律，热量只能由高温物体传递到低温物体，不会自发地由低温物体传递到高温物体。

这是因为热量自然地流动，而自然地流动的方式是从高温到低温。

2. 热力学过程的不可逆性根据热力学第二定律，热力学过程具有一定的不可逆性，即热量不可能完全转化为功而不产生其他形式的能量损失。

这是因为热量传递的过程中会有一定的熵增加，从而导致能量转化的不可逆性。

3. 热力学第二定律的表述热力学第二定律有多种不同的表述方式，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。

克劳修斯表述强调了不可逆性的存在，开尔文表述则强调了热量流动的方向性。

热学热力学第一定律和第二定律

热学热力学第一定律和第二定律在热学和热力学领域中，有两个重要的定律，即第一定律和第二定律。

这两个定律是基础性的原理，被广泛应用于能量转化和热力学系统的研究中。

本文将分别介绍热学热力学的第一定律和第二定律，并探讨它们的应用。

一、热学热力学第一定律热学热力学的第一定律，也被称为能量守恒原理，它表达了能量的守恒性质。

根据第一定律，能量在系统中的增加等于能量的输入减去能量的输出。

换句话说，能量不能被创造或毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

第一定律的数学表达式为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W 表示系统对外做的功。

如果ΔU为正值，代表系统内部能量增加；如果ΔU为负值，则代表系统内部能量减少。

根据第一定律，系统内的能量转化是通过热量和功的交换来实现的。

第一定律的应用非常广泛，可以用于解释许多物理和化学现象。

例如，在能量转化装置中，我们可以根据第一定律来计算输入和输出之间的能量差异，从而评估系统的能效。

此外，热力学中的一些重要概念，如内能、焓和熵，也是通过第一定律得出的。

二、热学热力学第二定律热学热力学的第二定律是关于热力学过程方向性的规律。

它指出自然界中存在一种趋势，即热量不能从低温物体传递到高温物体，除非外界做功。

这个原则被称为热力学第二定律。

第二定律有多种表达形式，其中最常见的表述是开尔文表述和克劳修斯表述。

开尔文表述简要地表达了热量自流向高温物体的趋势，而克劳修斯表述则通过热力学温标引入了熵的概念，更深入地解释了热力学第二定律。

根据热力学第二定律，热量无法完全转化为功，总是会有一部分热量以无法利用的形式散失。

这个过程被称为热力学不可逆过程。

热力学第二定律对于解释自然界中的许多现象非常重要，例如热机效率的限制、热传导的方向性以及自发反应的进行方向等等。

总结：热学和热力学的第一定律和第二定律是能量和热力学过程研究中的基础原理。

第一定律规定了能量在系统内部转化的性质，而第二定律则限制了热量的传递方式。

热学热力学第一定律与第二定律

热学热力学第一定律与第二定律热学热力学是物理学的一个重要分支，研究热现象和热对物体的影响。

在这个领域中，有两个基本定律被广泛应用和研究，分别是热学热力学的第一定律和第二定律。

一、热学热力学第一定律热学热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，指出能量在封闭系统中不会凭空增加或减少，只能从一种形式转化为另一种形式。

它表达了能量的守恒原理。

根据热学热力学第一定律，能量是一个守恒量，可以在系统中的各个组成部分之间进行转化。

具体来说，能量可以以热的形式传递，也可以以功的形式传递。

热学热力学第一定律可以表示为以下公式：∆U = Q - W其中，∆U表示系统内能量的变化，Q表示系统所吸收或放出的热量，W表示系统所做的功。

根据这个公式，我们可以得出以下结论：1. 系统吸收热量时，∆U为正，表示系统内能量增加；2. 系统放出热量时，∆U为负，表示系统内能量减少；3. 系统做功时，∆U为负，表示系统内能量减少；4. 系统受到外部做功时，∆U为正，表示系统内能量增加。

热学热力学第一定律的一个重要应用是热机的研究。

热机是将热能转化为功的设备，根据热学热力学第一定律，热机必须从外部吸收热量，才能产生对外做功的效果。

二、热学热力学第二定律热学热力学第二定律是在热学热力学中另一个重要的定律，也被称为熵增原理。

它指出自然界中，封闭系统总是向着熵增大的方向发展。

熵是一个用来描述系统的无序程度或混乱程度的物理量。

根据热学热力学第二定律，熵在一个孤立系统中总是趋于增加。

这个定律可以用以下公式表示：∆S ≥ 0其中，∆S表示系统熵的变化。

根据这个公式，我们可以得出以下结论：1. 在一个孤立系统中，不可能通过自身的运动实现能量的完全转化，总会有一部分能量以热的形式传递；2. 热量无法自行从低温体传递到高温体；3. 系统中的熵增加，意味着能量往低温体传递，从而使系统内部的有序程度降低。

热学热力学第二定律的一个重要应用是热力学循环的研究。

热力学循环是由一系列的热机和制冷机组成的系统，根据热学热力学第二定律的要求，这个系统始终不能实现百分百的转化效率，总会有一部分能量以热的形式传递到低温体。

大学物理第二章热力学第一定律要点

(Ｔ(始) = T(终) = 常数，为等温过程，T = 0 )
2) 恒压过程：变化过程中p(系) = p(环) = 常数，(dp=0)
(ｐ(始) = ｐ(终) = 常数，为等压过程， p = 0 )
3) 恒容过程：过程中系统的体积始终保持不变 4) 绝热过程：系统与环境间无热交换的过程
5) 循环过程：经历一系列变化后又回到始态的过程。循环过程前后状态函数变化量均为零。 6) 可逆过程：系统经历某过程后，能够通过原过程的反向变化而使系统和环境都回到原来的状态
U＝f (T ,V ) U U dU dV dT V T T V
又 dT = 0, dU = 0, dV 0
U 0 V T
即：恒温时，U不随V变化
U=f (T) 理想气体单纯 pVT 变化时，U 只是 T 的函数
（液体、固体近似成立）
§2.3 恒容热、恒压热与焓的导出 1. 恒容热（QV）：
对于封闭系统，W =0 时的恒容过程： ∵ dV=0 ，∴W = 0，有：
QV ΔU U2 U1
及 δQV dU
2. 恒压热（Qp）：
对于封闭系统，W = 0 时的恒压过程： W= – pambV= – p(V2 – V1) = – (p2V2 – p1V1)
（H的定义虽然由恒压过程导出，但可用于任何过程的计算）
H：状态函数，广度量，单位 J 理想气体，单纯 pVT 变化，恒温时： ∵ U = 0 ∴ H = U + (pV) = 0 + (pV) = (nRT) = nRT = 0 H = f ( T ) 理想气体单纯 pVT 变化时，H 只是 T 的函数
摩尔热容
相变焓

第二章热力学第一定律

第二章热力学第一定律基本公式功: δW = -P外dV热力学第一定律: dU =δQ + δW ΔU = Q + W焓的定义: H ≡ U + PV热容的定义: C=limΔT→0δQ/ ΔT等压热容的定义: C P =δQ P /dT =(∂H/∂T)P等容热容的定义: C V =δQ V /dT =(∂U/∂T)V任意体系的等压热容与等容热容之差: C P - C V = [P + (∂U/∂V)T] (∂V/∂T)P 理想气体的等压热容与等容热容之差: C P - C V = nR理想气体绝热可逆过程方程: γ = C P / C VPVγ-1 =常数T Vγ-1 =常数P1-γTγ=常数理想气体绝热功: W =C V(T1 – T2 ) W = P1V1 – P2V2 /γ-1热机效率: η = W/Q2可逆热机效率: η = T2 – T1 / T2冷冻系数: β= Q1′/W可逆制冷机冷冻系数: β = T1 / T2 – T1焦汤系数: μ = ( ∂T/ ∂P)H = - (∂H/∂P)/C P反应进度: ξ= n B – n B0 / νB化学反应的等压热效应与等容热效应的关系: Q P = Q V + ΔnRT当反应进度ξ= 1 mol 时Δr H m= Δr U m +ΣBνB RT化学反应等压热效应的几种计算方法:Δr H m⊖=ΣBνBΔf H m⊖(B)Δr H m⊖=ΣB (єB )反应物 - ΣB(єB )产物Δr H m⊖= -ΣBνBΔC H m⊖(B)反应热与温度的关系: Δr H m(T2) =Δr H m(T1) + ∫21T TΔr C P dT表 1-1 一些基本过程的W 、Q、△U 、△H 的运算过程W Q △U △H 理想气体自由膨胀0 0 0 0 理想气体等温可逆 -nRTLnV2/V1 -nRTLnV2/V10 0任意物质等容可逆理想气体0∫C V dT∫C V dTQ v∫C V dT△U + V△P∫C P dT任意物质等压可逆理想气体-P外△V-P外△V∫C P dT∫C p dTQ P - P△V∫C V dTQ P∫C P dT理想气体绝热过程C V(T2 – T1)1/γ-1(P2V2-P1V1) 0 ∫C V dT ∫C P dT理想气体多方可逆过程PVδ=常数n R/1-δ(T2-T1) △U + W ∫C V dT ∫C P dT 可逆相变(等温等压) -P外△V Q P Q P -W Q P化学反应(等温等压) -P外△VQ PQ P – WΔr H m=Δr U m+ΣBνB RTQ PΔr H m⊖=ΣBνBΔf H m⊖(B) 例题例1 0.02Kg 乙醇在其沸点时蒸发为气体。

热力学第一、二定律

二、能量守恒定律
内容：能量既不会凭空产生， 1、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，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，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其总量不变．转移的过程中其总量不变．
热力学第一定律能量守恒定律热力学第二定律
思考：改变物体内能的方式有做功和热传递两种，如果物体在跟外界同时发生做功和热传递，内能的变化与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
一、热力学第一定律
1、热力学第一定律的内容 ——物体内能的增量等于外界向它传递的热量与外物体内能的增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。 2、热力学第一定律的表达式
2、能量守恒定律的意义：、能量守恒定律的意义：
①能的转化和守恒定律是普遍的定律，是分析解决问题的重要能的转化和守恒定律是普遍的定律，能的转化和守恒定律是普遍的定律的方法，能量守恒定律是认识自然改造自然的有力武器。能量守恒定律是认识自然、的方法能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器。 ②能的转化和守恒定律庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭，即第能的转化和守恒定律庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭，能的转化和守恒定律庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭一类永动机（不消耗能量却能源源不断地对外做功的机器）一类永动机（不消耗能量却能源源不断地对外做功的机器）不可能制成（原因：违背了能量守恒定律）。能制成（原因：违背了能量守恒定律）。
两种表述是等价的。 2、两种表述是等价的。
3、热力学第二定律的意义：热力学第二定律的意义：
——揭示了自然界中涉及热现象（即有大量分子参揭示了自然界中涉及热现象（揭示了自然界中涉及热现象的宏观过程的方向性，与）的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。律的一个重要自然规律。

第二章热力学第一定律

只要有功交换，均存在某种粒子的定向运动，或者是某种有序运动。途径函数，其微小变量用W表示
体积功计算方法
系统: 气缸内的气体过程: 受热膨胀了dV，气体抵抗pamb 作功W
结果 : 活塞位移dh 计算: 微功=力×位移
由功的传递方向的规定:
W =F dh =pamb As dh = pamb d(Ash)
化学热力学与物理中的热力学不同，
本课程主要讨论与化学变化相关的热力学
(Chemical Thermodynamics)。
1.第一定律:能量守恒,解决过程的能量衡
算问题(功、热、热力学能等)；
2.第二定律:过程进行的方向判据；
3.第三定律：解决物质熵的计算； 4.第零定律：热平衡原理T1=T2, T2=T3,
H2 0℃ 101.325 kPa
n(H2)=1mol 途径b
H2 0℃ 50.663 kPa
W(b)= -pamb(V2-V1)
= -pamb(nRT2/p2- nRT1/p1)
= -50.663kPa× (44.8-22.4)dm-3 = -1135J
虽：始态与末态分别相同因：途径a 途径b 结果： W（a） W（b）例2.2.1 表明：功W是途径函数 2. 热（heat）定义：由系统与环境间的温度差引起的能量交换即为热。符号：Q 单位：J（kJ）
3. 过程和途径
过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历。将实现某一过程的具体步骤称途径。途径：一个途径可以由一个或几个步骤组成，中间可能经过多个实际的或假想的中间态。
单纯 pVT 变化由内部物质变化类型分类
相变化
化学变化
恒温过程 ( Tsys= Tamb= const) 恒压过程 ( psys= pamb= const) 由过程进行特定条件分类

第二章__热力学第一定律

(D) 系统的某一性质改变了，其状态必定发生改变
11
状态函数特点：
状态改变，状态函数值至少有一个改变异途同归，值变相等；周而复始，其值不变系统状态的微小变化引起状态函数 X 的变化用全微分 dX 表示。
按照热力学系统宏观性质的数值是否与物质的数量有关，状态函数可分为：
状态函数分类
状态确定
所以，性质是状态的函数
状态函数(state function)：鉴于状态与性质之间的这种对应关系，所以系统处于平衡态
时的热力学性质（如 U、H、p、V、T 等）
称为状态函数。
下面说法错误的是
(
)
(A) 系统的同一状态可具有不同的体积
(B) 系统的不同状态可具有相同的体积
(C) 系统的状态改变了，可能所有的状态函数都要发生改变
W= -pambV= - pV
δW= -pambdV= - pdV 由热力学第一定律可得:
Qp = U - W = U + pV δQp = dU + d(pV) = d(U + pV) (dp = 0，δW’=0)
3.焓的导出： δQp = d(U + pV)
定义 : H = U + pV 称H为焓，H为状态函数，广度量，单位J 将焓的定义式代入上式有：
35
热力学第一定律的其它表述方法：
要制造一种既产生功又不需消耗能量的机器（第一类永动机）是不可能的。
隔离系统能量守恒。
3. 焦耳实验焦耳于1843年进行了低压气体的自由膨胀实验：
温度计
气体
水浴
真空
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利用热力学第一定律对焦耳实验过程进行分析理想气体向真空膨胀：W＝0；

热力学第一定律与第二定律

热力学第一定律与第二定律热力学是关于能量转化和能量守恒的科学，它研究了物质与能量之间的关系以及能量转化的规律。

在热力学中，有两个基础定律，即热力学第一定律和热力学第二定律。

本文将详细介绍这两个定律的定义、原理和应用。

一、热力学第一定律热力学第一定律又被称为能量守恒定律，它表明能量在系统中的变化量等于系统所做的功加上系统吸收的热量。

简言之，能量是守恒的。

具体来说，热力学第一定律可以用以下方程式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU代表系统内能的变化，Q代表系统吸收的热量，W代表系统所做的功。

根据这个定律，我们可以得出以下结论：1. 系统吸收的热量等于系统内能的增加。

热量可以使系统内粒子的动能增加，也可以使分子之间的相互作用增强，从而使内能增加。

2. 系统所做的功等于系统内能的减少。

当一个物体从高温区移动到低温区时，它会做功，从而导致内能减少。

热力学第一定律的应用非常广泛。

例如，在工程领域中，我们可以利用这个定律来计算热机的效率。

在化学反应中，我们可以根据热力学第一定律来判断反应是否放热或吸热，并求出反应的焓变。

总之，热力学第一定律是热力学研究中的基础，对于理解和应用能量转化的过程至关重要。

二、热力学第二定律热力学第二定律是关于物质能量转化方向的定律。

它规定了能量在自然界中传递的方式和限制。

总结起来，热力学第二定律表明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。

这个定律可以从以下两个方面解释：1. 热量不会自发地从低温物体传递到高温物体。

这是因为能量在自然界中总是从高能态流向低能态。

如果低温物体能够将热量传递给高温物体，就违背了能量的自发流动方向。

2. 熵增定律。

熵是用来描述系统无序程度的物理量，热力学第二定律指出，一个孤立系统的熵要么保持不变，要么增加。

换句话说，自发过程总是趋于增加系统的熵。

而熵的增加意味着能量的转化趋于不可逆。

根据热力学第二定律的约束，我们可以得出一些重要的结论。

简述热力学第一定律和热力学第二定律

简述热力学第一定律和热力学第二定律热力学第一定律（牛三）说的是：在任何条件下，能够自发地从单一形态向各种形态转化的最小能量是不可逆过程。

也就是说，转化前的状态和要转化的状态相同，而且是不可逆的，即没有方向性。

我们知道物质是由分子、原子、离子等微观粒子组成的，分子、原子、离子之间存在着巨大的相互作用，这些相互作用大到了难以想象的程度，但这种强度远远超出了构成分子或原子的夸克的强度，所以，在宏观上看来，分子和原子的运动比较慢。

如果将分子、原子、离子的结构设计成其内部的夸克仍然保持完整性，并将夸克解释为一个个小小的基本粒子，那么，整个宇宙就会象是一个带电的超导体。

根据能量守恒，宏观系统所释放出来的所有能量必须重新收回到宏观系统中去，而且要做到这一点，不仅能量不能损失，还必须将物质的数量补足。

这就是著名的热力学第二定律。

它告诉我们：“能量既不会凭空消失，也不会凭空产生”。

它表明：能量既不会创造，也不会消灭，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，而能量的总量则不变。

在不违反第一定律的前提下，可以得到如下四条推论：2。

热机只消耗机械能，这里所说的机械能包括分子势能和分子动能； 3。

任何不包含热量交换的系统都是孤立系统； 4。

热力学第二定律是一切热现象的基本规律，它指出了热现象中的不可逆性。

有人问：“为什么在上述温度下，机器效率才会达到最大值呢？”这是因为在实际操作中，要获得最大的机械效率，工作中使用的能量必须少于工作中散失的能量。

在我们周围，常常可以看到“电力拖拉机”、“柴油机汽车”和“汽油发电机”等。

那么，这些设备中工作着的气体和液体，它们在运动时，到底是以分子运动的形式，还是以原子运动的形式在进行工作呢？科学家经过深入研究，发现它们是以分子的形式进行工作的，因为原子只有一个，而分子却有许多，只不过是多少的问题。

电流通过导线的时候，会使导线的温度升高，甚至使导线的绝缘层软化。

在汽车的油箱里有一个水银温度计，当油箱内的油沸腾后，水银柱也会随之而升高。

热力学中的热力学第一定律与第二定律

热力学中的热力学第一定律与第二定律热力学是研究物质能量转换和传递规律的学科。

热力学第一定律和第二定律是热力学的两大基本定律，它们分别描述了热量和功对系统热力学性质的影响。

本文将简要介绍热力学第一定律和第二定律的含义和应用。

热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明了能量在系统中的转移和转化过程中，能量的总量是不变的。

简单来说，系统的能量不能自行减少或增加，只能通过能量的流入或流出来改变系统的能量。

这个原理也就是我们通常说的能量守恒定律。

热力学第一定律可以用下面的方程式表示：Q = ΔU + W其中，Q表示热量，ΔU表示系统内部能量改变，W表示外部对系统所施加的功。

这个公式说明了系统的热量变化可以由两种方式来实现，分别是工作和改变系统内部能量。

同样地，当系统吸收热量时，它的内部能量和/或所受到的外部功都会发生改变。

这意味着所有的能量都必须在系统内部保持平衡。

热力学第二定律热力学第二定律是描述系统中热量转移过程的规律。

热力学第二定律指出能量无法完全转化为有用能量，而总是会在物质和能量的转化中丢失。

这个规律也叫作热力学中的熵增原理。

热力学第二定律可以用下面的两个等效表达式来描述：1.闭合系统中，熵的增加总是大于零。

2.任何热机的效率都不可能达到100％，总是会有一部分能量无法转化为有用能量。

换句话说，热力学第二定律告诉我们，能量总是朝着无序的方向转移，秩序性会逐渐减少，熵也会随之增加。

这样一来，热力学第二定律的关键是说明了如何对能量进行计算和分配，以确保系统内的所有能量都被有效且均衡地利用。

总结热力学第一定律和第二定律描述了自然界中物质和能量转换的规律。

热力学第一定律告诉我们，总能量在任何时候都是守恒的，在设计和运营各种系统时必须考虑到这一点。

热力学第二定律则指出，能量不可能完全转化为实用的能量，而总是会有一部分丢失。

这两个定律为我们在热力学处理中提供了关键的工具和框架，帮助我们更好地理解和应用自然界中涉及能量和物质转换的规律。

第2章热力学第一定律和第二定律

热力学第一二定律

热力学第一定律与第二定律

第2章 热力学第一定律3

3第二章热力学第一定律

热力学第一定律与热力学第二定律的联系与区别

第二章 热力学第一定律

热力学第一定律和第二定律

热力学第一定律和第二定律

第二章-热力学第一定律

热学中的热力学第一定律与第二定律知识点总结

热学热力学第一定律和第二定律

热学热力学第一定律与第二定律

大学物理第二章 热力学第一定律要点

第二章 热力学第一定律

热力学第一、二定律

第二章热力学第一定律

第二章__热力学第一定律

热力学第一定律与第二定律

简述热力学第一定律和热力学第二定律

热力学中的热力学第一定律与第二定律

第2章热力学第一定律3

第二章热力学第一定律

大学物理第二章热力学第一定律要点

第二章热力学第一定律