3.3热力学定律
第三章化学热力学基础汇总
3-1 热力学第一定律 什么叫“热力学” • 热力学是研究热和其他形式的 能量互相转变所遵循的规律的一门科学。 什么叫“化学热力学” • 应用热力学原理，研究化学反 应过程及伴随这些过程的物理现象，就 形成了“化学热力学”。
4
化学热力学研究什么问题（研究对象） • 合成NH3 N2 (g) + 3H2(g) = 2 NH3 (g) • 例：298.15K，各气体分压101.325KPa下， • N2 (g) + 3H2(g) = 2 NH3 (g) △fGm ø/ kJ/mol 0 0 -16.5
QP = （U2 + pV2）-（U1 + pV1） H ＝ U ＋ pV H：新的状态函数-------焓 Qp = H2 –H1 = H（H称为焓变）
为什么定义焓的原因：
其变化量可以测定（等于等温等压工程不做其他功时的热效应）；
具有实际应用价值（通常的化学反应都是在等压下进行的）。 试问焓是不是状态函数？注：等温、等压、无功。
摩尔质量M:
1mol物质的质量。单位Kg.mol-1或g.mol-1。
摩尔分数（物质的量分数）：混合物中某组分的物质的量与
混合物中各物质的量的总和之比。
例： xB = nB/（nA + nB）
11
摩尔反应：
反应物按方程式的计量系数完全转化为生成
物的反应。必须注意，摩尔反应是与特定的化学方程式一一
对应的。(注:计量系数v为纯数，反应物取正值,生成物取负值)
第3章 化学热力学基础
Chapter 3 Primary Conception of Chemical Thermodynamics
1
本章要求
1、了解热力学的概况——反应是否发生；描述大量原子、
3.3热力学第二定律-高二物理(粤教版2019选择性必修第三册)
√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
课堂练习
1．下列说法正确的是( D ) 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到高温物体
√D．热量能自发地从高温物体传到低温物体
课堂练习
2．(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( CD) A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 B．“第二类永动机”不可能制成因为它违反了能量守恒定律
【思考问题】
复习回顾 热传导方向性 能转化方向性
扩散的方向性 热力学第二定
律
如图所示,容器A中装 有气体,容器B是真空, 打开阀门K,容器A中的 气体会自发地向B中膨 胀,最后两个容器都充 满气体.
会不会气体自发地从 容器B流向容器A,最后 使容器B恢复成真空呢?
复习回顾 热传导方向性 能转化方向性
能转化方向性
扩散的方向性
热力学第二定 律
复习回顾
情境：一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功 ， 最后要停下来。
热传导方向性
能转化方向性
【思考问题】 扩散的方向性 （1）此过程的能量转化情况是怎样的？
热力学第二定 律
（2）能不能看到这样的现象：
动能→内能
一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自
√D．用活塞压缩气缸里的空气，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
课堂练习
高一物理全一册知识点归纳
高一物理全一册知识点归纳物理是自然科学中的一门基础学科，它研究物质和能量之间的相互转化关系。
作为高一学生，物理是我们必修的一门学科，是我们理解世界和解决实际问题的重要工具。
下面我将对高一物理全一册的知识点进行归纳总结。
第一章：力学基础1.1 力的概念和分类力是物体相互作用的结果，可以分为接触力、重力、弹力等。
在力的作用下，物体受到加速度的改变。
1.2 牛顿定律牛顿第一定律：物体静止或匀速运动的状态不会改变，除非受到外力的作用。
牛顿第二定律：物体受到的力与加速度成正比，质量越大，所需力的大小越大。
牛顿第三定律：作用力与反作用力大小相等，方向相反，且作用在不同的物体上。
1.3 运动的描述位移是物体从一个位置到另一个位置的变化量，速度是位移随时间的变化率，加速度是速度随时间的变化率。
1.4 动力学常用公式涉及速度、加速度和时间的公式有：v = u + at、s = ut + 0.5at²、v² = u² + 2as。
第二章：力学进一步2.1 推导运动规律通过牛顿定律推导运动规律，根据实际情况应用合适的定律。
2.2 力学系统的能量变化机械能守恒定律：在自由落体、弹簧振子等情况下，机械能守恒。
2.3 力的做功和功率力在物体上产生位移时做功，功率是功对时间的变化率。
2.4 动量与动量守恒动量是物体运动状态的量度，动量守恒定律指出，在没有外力作用的情况下，物体的总动量保持不变。
第三章：热学基础3.1 温度和热量温度是物体热平衡状态的度量，热量是物体之间因温度差异而传递的能量。
3.2 理想气体基本性质理想气体的状态方程：PV = nRT，其中P为气体压强，V为气体体积，n为气体物质的量，R为气体常数，T为气体温度。
3.3 热力学定律和热力学循环热力学第一定律：能量守恒定律，热力学第二定律：熵增原理。
第四章：电学基础4.1 静电学基础静电荷分布和电场力的计算，库仑定律：两个点电荷之间的力正比于它们的电荷量乘积和它们之间的距离平方的倒数。
第三章 热力学第一定律
Q=
p1 p1 A = pV1 ln p = p2V2 ln p 1 2 2
4. 绝热过程
1)理想气体准静态绝热过程 ) 由 特征: 特征:
Q=0
pV =ν RT
取全微分
pdV +Vdp =ν RdT ( ) 1
由热力学第一定律
) ν dA = pdV= dE= CV ,mdT (2)
Q > 0 系统从外界吸热; 系统从外界吸热;
系统内能增加; E > 0 系统内能增加; 系统对外界做功; A > 0 系统对外界做功; 微分形式 dQ = dE + dA
Q < 0 系统向外界放热; 系统向外界放热;
系统内能减少; E < 0 系统内能减少; 外界对系统做功. A < 0 外界对系统做功.
C= mc
m
4.定体摩尔热容C 4.定体摩尔热容CV,m 定体摩尔热容
C =νCm 单位:J/mol 单位:J/mol
K
一摩尔气体在体积不变时,温度改变1 时所吸收或放出的热量. 一摩尔气体在体积不变时,温度改变1K 时所吸收或放出的热量.
1 dQ 1 dE 1 d i )V = = ( νRT) = i R CV,m = = ( ν dT ν dT 2 2 ν ν dT
第三章 热力学第一定律
§ 3.1 准静态过程 § 3.2 功,热,内能 § 3.3 热力学第一定律 § 3.4 热容量 § 3.5 理想气体的绝热过程 § 3.6 循环过程 § 3.7 卡诺循环 § 3.8 致冷机 从能量角度出发, 从能量角度出发,分析研究热力学系统状态变化 时有关热功转换的关系和条件. 时有关热功转换的关系和条件.
p↓
热力学统计物理简明教程
热力学统计物理简明教程第一章：热力学基本概念1.1 热力学系统：定义热力学系统为与外界相互作用的物质集合，可以是一个孤立系统、封闭系统或开放系统。
1.2 热平衡：当一个系统与外界无能量交换时，系统达到热平衡。
系统内各部分的温度、压力等宏观性质保持恒定。
1.3 状态函数：热力学基本量，与系统的当前状态有关而与历史路径无关，如内能、熵、压力、温度等。
第二章：热力学定律2.1 第一定律：能量守恒原理，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能转化形式或在系统间传递。
2.2 第二定律：熵的增加原理，自然界中熵总是趋向增加的方向进行变化，热量只能自高温物体流向低温物体。
2.3 第三定律：绝对零度不可达到，任何物体都无法降至绝对零度（零开尔文）。
3.1 宏观态与微观态：一个宏观系统对应于多个微观系统可能的状态，微观态是描述微观粒子的位置和动量等的状态。
3.2 统计平均：宏观量可以通过对大量微观状态进行统计平均来获得。
3.3 热力学极限：当系统粒子数足够大时，微观态的统计平均值可以近似为宏观量。
第四章：分布函数与统计热力学4.1 统计系综：包括正则系综、巨正则系综和平均系综等，用于描述与热平衡态相关的情况。
4.2 分布函数：用于描述系统处于不同状态的概率分布，如能级分布函数、玻尔兹曼分布等。
4.3 统计热力学量：基于分布函数和统计平均，可以推导出各种统计热力学量的表达式，如配分函数、自由能、熵等。
第五章：应用与实例5.1 理想气体模型：通过应用统计物理理论，可以推导出理想气体的各种性质，如压力、内能和熵等。
5.2 凝聚态物质：应用统计物理理论可以解释凝聚态物质的相变，如固体到液体的熔化和液体到气体的汽化等。
5.3 热力学函数的应用：通过计算热力学函数，可以推导出一些与实际系统相关的性质，如化学反应平衡条件和热电材料的热电效应等。
以上是热力学统计物理简明教程的大致内容，希望能够帮助你对热力学统计物理有初步的了解。
化学反应热力学的基本原理
化学反应热力学的基本原理化学反应热力学是研究化学反应中能量变化的分支学科。
它的基本原理涉及热量、焓、熵和自由能等概念，对于理解和预测化学反应过程至关重要。
本文将阐述化学反应热力学的基本原理以及相关概念。
1. 热量和焓热量是物质与周围环境之间传递的能量，用单位时间内传递的能量量来衡量。
而焓则是物质体系在常压下的热力学函数，表示了反应过程中的能量变化。
对于化学反应来说，焓变（ΔH）是从反应物到生成物过程中发生的能量变化。
2. 熵和自由能熵是描述物质体系无序程度的物理量，它也是热力学函数。
根据熵的定义，一个系统总是趋向于增加其熵。
当化学反应发生时，由于反应物转变为生成物，系统的熵会发生变化。
熵变（ΔS）是系统熵发生变化的量。
自由能是一个热力学函数，它表示了一个系统能量的可利用程度。
在化学反应过程中，系统总是趋向于降低自由能。
化学反应的自由能变化（ΔG）可以通过以下公式计算：ΔG = ΔH - TΔS，其中ΔH为焓变，T为温度，ΔS为熵变。
3. 热力学定律根据化学反应热力学的基本原理，可以得出以下热力学定律：3.1 第一热力学定律第一热力学定律也被称为能量守恒定律。
它表明在一个孤立系统中，能量既不会被创造也不会被销毁，只会从一种形式转化为另一种形式。
对于化学反应来说，它可以表述为能量在反应过程中的转化。
3.2 第二热力学定律第二热力学定律描述了在一个孤立系统中熵的增加趋势。
它指出在自然界中，熵的增加是不可逆的。
换句话说，系统总是趋向于高熵状态，即趋向于无序。
3.3 第三热力学定律第三热力学定律规定了在绝对零度时，熵趋于零的情况。
它指出在绝对零度下，完美的晶体不会具有熵，即它们是高度有序的。
4. 可逆反应和不可逆反应根据热力学定律，可逆反应是指反应可以同时发生正向反应和逆向反应。
它们之间达到平衡时系统的熵保持不变。
而不可逆反应则指反应只能从反应物向生成物进行，无法逆转。
5. 温度对反应的影响根据化学反应热力学的基本原理，温度是一个重要的影响因素。
大学物理大一知识点总结笔记大全
大学物理大一知识点总结笔记大全第一章线性运动1.1 位置、位移和速度在物理学中，我们通常使用位置、位移和速度这三个概念来描述物体的运动。
位置是指物体所处的空间位置，位移是指物体从初始位置到结束位置的变化量，速度是指物体单位时间内位移的大小。
1.1.1 位置的表示在一维情况下，我们可以用实数轴上的一个坐标来表示物体的位置。
在二维或三维情况下，我们可以使用坐标系来表示位置。
1.1.2 位移和速度的关系位移是一个矢量量，它有大小和方向。
速度则是位移的导数，表示单位时间内位移的变化率。
速度的大小可以用平均速度和瞬时速度来描述。
1.2 加速度和速度的变化1.2.1 加速度的概念加速度是速度的变化率，表示单位时间内速度的变化量。
1.2.2 加速度和速度的关系在匀变速运动下，速度的变化是均匀的，加速度保持不变。
在非匀变速运动下，速度的变化不是均匀的，加速度可能会变化。
1.3 物体的简谐振动1.3.1 简谐振动的定义简谐振动是指物体围绕平衡位置做周期性振动的运动。
1.3.2 简谐振动的特点简谐振动的特点包括振幅、周期、频率和相位等。
第二章力学2.1 牛顿定律2.1.1 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它描述了在没有外力作用时物体将保持静止或匀速直线运动的状态。
2.1.2 牛顿第二定律牛顿第二定律描述了物体在受力作用下产生加速度的关系，力等于物体的质量乘以加速度。
2.1.3 牛顿第三定律牛顿第三定律描述了物体之间相互作用的力是大小相等、方向相反的。
2.2 动能和势能2.2.1 动能的定义和计算动能是指物体由于运动而具有的能量，它的大小与物体的质量和速度相关。
2.2.2 劢能定理动能定理描述了物体受到的外力做功等于其动能的变化量。
2.2.3 势能的定义和计算势能是指物体由于位置而具有的能量，常见的势能有重力势能和弹性势能等。
2.3 弹性碰撞和不可恢复碰撞2.3.1 弹性碰撞的定义和特点弹性碰撞是指两个物体发生碰撞后能够完全弹开并保持动能守恒的碰撞。
物理期中知识点
物理期中知识点物理是研究物质及其运动规律的一门科学，涉及到众多的知识点。
下面将为您介绍物理期中考试中的一些重要知识点。
1. 力学1.1 牛顿三定律牛顿第一定律：物体在外力作用下保持匀速直线运动或静止状态，即“物体要保持原来的状态，必须受到一个使它改变状态的力”。
牛顿第二定律：物体所受合力等于物体质量与加速度的乘积，即F= ma。
其中F为合力, m为物体质量，a为物体加速度。
牛顿第三定律：任何两个物体之间都存在着相互作用力，其大小相等、方向相反。
1.2 力的合成与分解当多个力作用于一个物体时，可以将这些力按照特定规律进行合成或分解。
力的合成即多个力作用于一个物体时所产生的合力；力的分解则是将一个力分解为多个力的合成。
1.3 动能和功动能是物体由于运动而具有的能力，可以分为动能和转动能。
动能可以用公式E = 1/2mv^2计算，其中E为动能，m为物体质量，v为物体速度。
功则是力对物体进行位移所做的功，可以用公式W = Fs计算，其中W为功，F为力，s为位移。
2. 电学2.1 电荷与电场电荷是物质的一种性质，可以分为正电荷和负电荷。
正电荷和负电荷之间会相互吸引，而同种电荷之间会相互排斥。
电场是电荷周围所形成的电场力的作用区域。
2.2 电路电路是电流在导体中流动所经过的路径。
电路包括直流电路和交流电路。
直流电路中电流方向保持不变，交流电路中电流方向周期性地改变。
2.3 欧姆定律欧姆定律描述了导体中电流与电压和电阻之间的关系。
根据欧姆定律，电流等于电压与电阻之间的比值，即I = V/R。
其中I为电流，V 为电压，R为电阻。
3. 热学3.1 温度与热量温度是物体分子热运动的强弱程度的量度，可以用摄氏度或开尔文度来表示。
热量是物体之间传递的能量，热量可通过传导、对流和辐射等方式传递。
3.2 热力学定律热力学定律包括热力学第一定律和第二定律。
热力学第一定律表明能量守恒，热力学第二定律则说明热量在自然界中的流动只能由高温物体向低温物体传递。
课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律--高中物理练习分类专题教案(人教版2019选择性)
第三章热力学定律课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律1.理解热力学第一定律，能应用热力学第一定律分析和解决实际问题。
2.了解人类探索能量守恒的历史过程。
3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。
4.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。
一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式做功与传热。
两者在改变系统内能方面是等价的。
2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
注意：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外界做功、向外界传热和内能减少的情况。
二、能量守恒定律及永动机不可能制成1．能量守恒定律(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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
(2)意义：①各种形式的能可以相互转化。
②各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
2．永动机不可能制成(1)永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
(2)永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。
(3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。
基础过关练题组一热力学第一定律的理解和应用1.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能) ( )A.内能增大,放出热量B.内能减小,吸收热量C.内能增大,对外界做功D.内能减小,外界对其做功2.(多选)下列过程可能发生的是 ( )A.物体吸收热量,同时对外做功,内能增加B.物体吸收热量,同时对外做功,内能减少C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少D.外界对物体做功,同时物体放热,内能增加3.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104J的功,气体的内能减少了×105J,则下列各式中正确的是 ( )A.W=8×104×105J,Q=4×104JB.W=8×104×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104×105J,Q=2×105JD.W=-8×104×105J,Q=-4×104J题组二能量守恒定律的理解和应用4.(多选)下列设想符合能量守恒定律的是 ( )A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B.做成一条船利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照射飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温5.(多选)如图所示,汽缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,汽缸、活塞是绝热的且不漏气。
热力学第二定律
一、循环过程 物质系统历一系列的变化过程又回到原来的状态， 物质系统历一系列的变化过程又回到原来的状态，这样的周 而复始的变化过程称为循环过程，简称循环。 而复始的变化过程称为循环过程，简称循环。 特征
E = 0
p
曲线所包围的面积 W = ∫ dW =曲线所包围的面积 热力学第一定律 Q = W 净功 总吸热 总放热
p
A
Q1
T1
T1 > T2
B C
高温热源
T1
Q1
卡诺致冷机
W
D
W
Q2 T2
o
卡诺致冷机致冷系数 卡诺致冷机致冷系数 致冷
Q2
V
低温热源 T2
Q2 T2 e= = Q1 Q2 T1 T2
讨 论 图中两卡诺循环
η1 = η2 吗 ？
p
T1
p
T1
W 1
W1 > W2
T3
W 1
W1 = W2
W2
W2
T2
1 个分子回到A N个分子回到A的几率 = N 2
一切实际宏观过程， 一切实际宏观过程 ， 由包含微观 态少的宏观态向包含微观态多的宏观 态进行。 态进行。
用热力学第二定律证明：在pV 图上任意两条绝热线不可能相交 用热力学第二定律证明： 用热力学第二定律证明 证 反证法 设两绝热线相交于c 设两绝热线相交于 点，在 绝热线相交于 两绝热线上寻找温度相同 的两点a、 。 的两点 、b。在ab间作一条 间作一条 等温线， 等温线， abca构成一循环过 构成一循环过 在此循环过程 循环过程该中 程。在此循环过程该中
W = Q1 Q2 = Q
Ⅰ
Ⅱ
Q1
第三章 热力学第三定律
3.3热力学第二定律 1 热力学第二定律的表述
克劳修斯(Clausius)说法：“热不能自动从低 温流向高温。” 开尔文(Kelvin L. 即Thomson W.)说法：“不 可能从单一热源吸取热量使之完成转变为功 而不产生其它影响。”
2. 卡诺定理
在高低温两个热源间工作的所有热机中，以 可逆的热机效率为最大。这就是卡诺定理。
V
卡诺循环
在两个热源之间工作的 热机效率
w Q1 Q2 Q1 Q1
Q2 1 Q1
T1 Q1
w
Q2 T2
(1) 恒温可逆膨胀
Q1 W 1 pdV nRT1ln(V2 / V1 )
V1 V2
(2)绝热可逆膨胀
Q ' 0 W / Q W ' U ' nC v , m (T2 T1 )
2
1
得
(Q / T )
1 r
2
a
(Qr / T )b
2
1
因途径可逆：
1
2
(Qr / T )b (Qr / T )b
1
2
故得
2
1
(Qr / T ) a (Qr / T )b
1
2
这说明积分值只取决于过程的始、末态而与过程的 途径无关，表明这是某状态函数的全微分。
以S代表此状态函数，并称之为熵，即
dS Qr / T
def
从状态1到状态2之间的熵变为
S (Qr / T )
1
2
2. 克劳休斯不等式和熵增原理
(Q / T ) 0
0 不可逆 0 可逆
1
b 可逆 a 不可逆
热力学热容与热量公式整理
热力学热容与热量公式整理热力学是研究物体在不同温度下的热现象的学科，其中的热容和热量是基本概念。
本文将对热力学中热容和热量的概念进行解释，并整理相关公式。
1. 热容的概念与计算：热容是指物体单位质量（或单位摩尔）在温度变化下对热量的吸收或释放能力。
热容可以是定压热容或定容热容。
1.1 定压热容：定压热容是指物体在恒定压力下，单位质量（或单位摩尔）变化1K（或1℃）时所吸收或释放的热量。
常用符号为Cp，其计算公式为：Cp = (∂Q/∂T)p1.2 定容热容：定容热容是指物体在恒定体积下，单位质量（或单位摩尔）变化1K（或1℃）时所吸收或释放的热量。
常用符号为Cv，其计算公式为：Cv = (∂Q/∂T)v2. 热量的概念与计算：热量是指物体在温度变化过程中吸收或释放的能量。
根据热力学第一定律，热量等于内能的增量。
2.1 内能的概念：内能是指物体分子或者原子由于运动和相互作用所具有的能量。
内能可以表示为U，其计算公式为：U = Q - W其中，Q表示吸收或释放的热量，W表示对外界做功。
2.2 热量的计算：根据热力学第一定律，热量的计算公式为：Q = ∆U + W其中，∆U表示内能的增量，W表示对外界做的功。
3. 热容和热量公式的应用：热容和热量公式在热力学的许多计算和分析中都有重要应用。
3.1 热容和温度变化：热容可以用来计算物体在温度变化下所吸收或释放的热量。
通过测量温度变化和已知热容的条件下，可以用热容公式来计算热量的大小。
3.2 热量和内能：热量和内能的关系可以用来计算物体的内能的增量。
通过测量吸收或释放的热量以及对外界做的功，可以利用热量公式计算内能的变化。
3.3 热力学循环中的应用：在热力学循环过程中，热容和热量公式可以用来计算循环过程中的热量变化和内能变化。
这对于热力学系统的分析和优化具有重要的意义。
总结：热力学热容和热量是描述物体热现象的重要概念，通过热容和热量公式可以计算和分析热力学系统的各种热现象。
化学反应热力学
1
3
2 N2 (g)+ 2 H2 (g)=NH3(g)
(
N
2
)
1 2
,
(H2
)
3 2
,
(
NH3
)
1
2.反应进度（extent of reaction ）
设某反应
DD EE FF GG
rH
BrH
n
r Hm 的单位为
J mol1
mol1 表示反应的进度为1 mol
二、热化学方程式（Thermochemical Equation） 表示化学反应与热效应关系的方程式称为热
化学方程式。 因为U, H 的数值与系统的状态有关，所以方
程式中应该注明物态、温度、压力、组成等。对
t 0, 0
nD,0
nE,0
t t,
nD
nE
n n F,0
G,0
nF nG
20世纪初比利时Dekonder引进反应进度 的定义为：
nB ( ) def nB,0 B d dnB
B
单位：mol
nB,0 和 nB 分别代表任一组分B 在起始和 t 时刻的物 质的量。 B 是任一组分B的化学计量数，对反应物取 负值，对生成物取正值。
什么是标准态？ 气体的标准态为：
温度为T、压力 p 100 kPa 时且具有理想气体
性质的状态 液体的标准态为： 温度为T、压力 p 100 kPa 时的纯液体 固体的标准态为：
温度为T、压力 p 100 kPa 时的纯固体
标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。
教科版高中物理选择性必修第三册第三章第3节热力学第二定律
全部转化（自发） 对第三者有影响
内能（热）
2.注意：在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热源”“不可能”的含义
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 产生影响或借助其他物体提供能量等.
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.
机械能和内能的转化过程具有方向性
自发 全部
自发 全部ຫໍສະໝຸດ 思考：满足能量守恒定律的过程是否都能实现呢?
物体间的传热
温度由高到低
热现象
气体的膨胀 扩散现象
特定的方向
体积由小到大 密度由密到疏
有摩擦的机械运动
由机械能到内能
无数事实告诉我们，凡是实际的过程，一切与热现象有关的宏观
自然过程都是不可逆的。
反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
一辆汽车在水平地面上滑行，由于克服摩擦力做功，最后要停 下来。在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的 温度升高.
我们能不能看到这样的现象：一辆汽车靠降低温度，可以把内 能自发地转化为动能，使汽车运动起来．
有人提出这样一种设想，发明一种热机，用它把物体与地面 摩擦所生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动 能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起 其它变化．
Q1
Q1
，热机从热源吸取的热量Q1全部变
成功W，即Q2＝0，该机器唯一的结果就是从单一热源吸取热量全部变成功而不
产生其它影响。此时热机的效率η＝1(100%)， η＝1的热机称为第二类永动机。
4.理解：
3.2-3.3热力学第一定律能量守恒定律
3.23.3热力学第一定律能量守恒定律知识点一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定2.(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功．(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．(3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)．3．判断气体是否做功的方法一般情况下看气体的体积是否变化．①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0.4．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放热情况、做功情况或内能变化情况．知识点二、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，则Q ＝ΔU －W ，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程知识点三、能量守恒定律1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等．(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．2．能量守恒的两种表达(1)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．(2)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．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU ＝W ＋Q 知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．[例题1] （多选）（2023秋•密山市期末）某同学用喝完的饮料罐，制作一个简易气温计。
3.3溶液的热力学性质—活度及活度系数(2)
a B(H )
—组分B在时，溶液若为稀溶液的蒸气压； —以亨利定律为基准，组分B在的活度。
a p p p B （ H ） B B B a ， f ， f B ( H ) B B K K x x H ( x ) H ( x ) B p B ( H ) B
一 活度及活度系数(3)
2活度标准态之间的转换
（1）纯物质标准态活度与假想纯物质标准态活度之间的 * a K p /p B ( R ) H ( x ) 0 B B γ B 转换： * a p /K p B ( H ) B H ( x ) B a γ a 故 ---（3-23） （2）纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的 * 转换：a K p / p MK M 0 B ( R ) H (%) H ( x ) B B * A * A γ B a p / K 100 M 100 M p p B (%) B H (%) B B ---（3-24） B B （3）假想纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之 间的转换： a p / K K B ( H ) B H ( x ) H (%) M A ----（3-25） a p/ K K 100 M
—组分B在时，溶液若为理想溶液的蒸气压； a xB —以拉乌尔定律为基准，组分B在 的活度。 理想溶液就是完全符合拉乌尔定律和亨利定律的溶液。 即活度系数等于1的溶液。
B(R)
p B(R)
一 活度及活度系数(2)
2.以亨利定律为基准活参考态，对浓度进行修正： K f x K a 则： p B H ( x ) B B H ( x ) B ( H )
B (R ) 0 B B (H )
B (%) B
热力学第三定律与绝对零度
热力学第三定律与绝对零度热力学是一门研究物质热现象和热能转换的学科，而热力学第三定律是热力学中的一个基本原理。
它与绝对零度有着密切的关系。
本文将对热力学第三定律以及与绝对零度的关联进行探讨。
1. 热力学第三定律热力学第三定律是热力学中的一个基本原理，它指出：当物体的温度趋于绝对零度时，其熵趋于一个恒定值。
熵是热力学中表示系统无序程度的量，也可以理解为系统的混乱度。
根据热力学第三定律，当温度接近绝对零度时，熵趋于最小值，即物体的无序程度趋于最低。
2. 绝对零度绝对零度是热力学温标的零点，也是温度的极限值。
根据开尔文温标，绝对零度的温度为0K（Kelvin），相当于摄氏度的-273.15℃。
在绝对零度下，物质的分子和原子运动几乎停止，系统达到了最低的能量状态。
3. 热力学第三定律与绝对零度的关联热力学第三定律指出当物体温度接近绝对零度时，熵趋于一个恒定值。
这意味着在绝对零度下，物体的熵将达到最小值，即无序程度最低。
而在绝对零度下，物质几乎停止了运动，系统能量达到最低状态，此时的无序程度也达到了最低。
热力学第三定律与绝对零度的关联可以通过以下几个方面进行解释：3.1 磁石的自发磁化根据热力学第三定律，当物体冷却到绝对零度时，系统的熵趋于一个最小值。
对于某些材料，如铁、镍等，当温度降低到绝对零度时，它们会自发地磁化。
这是因为在低温下，原子的运动减缓，电子自旋的定向排列变得更加有序，导致磁矩相互作用增强，磁矩平行排列，材料呈现磁性。
3.2 固体的热容趋近于零根据热力学第三定律，当系统的温度接近绝对零度时，系统的熵趋于一个常数。
从而可以推导出，在绝对零度下，固体的热容趋近于零。
也就是说，绝对零度下的物体不再能吸收或散发热量，因为热容为零。
这一性质也被称为“零热容”。
3.3 超导现象的出现超导是指在低温下某些材料表现出的理想电导现象。
根据热力学第三定律，在绝对零度时，物体的熵趋于最小值。
在低温下，某些材料中的电子凝聚成了所谓的“库伦对”，电子对通过声子相互作用而不受阻碍地流动，形成了电流的无阻碍传输，也就是超导现象。
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3.各种形式的能在转化和转移过程中总能量守恒无需任何条 件，而某种或几种形式的能的守恒是有条件的.例如，物体的 机械能守恒，必须是只有重力做功.
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4.能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机
器，只要对外做功，都要消耗能量，都只能使能量从一种形 式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而不 能无中生有地创造能量.不消耗能量，却可以源源不断地对外 做功的机器(第一类永动机)是不可能制成的.
滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火 焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合 线圈,线圈中产生电流,上述不同现象中所包含的相同的物理 过程是( )
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A.物体克服阻力做功
B.物体的动能转化为其他形式的能量 C.物体的势能转化为其他形式的能量
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1.自然界中的运动形式多种多样.不同的运动形式对应不同的 能量,例如 (1)物体运动——机械能 (2)分子热运动——内能 (3)电荷和电场——电势能
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2.不同形式能量之间的转化
(1)摩擦生热——机械能转化为内能 (2)水蒸气将壶盖顶起——内能转化为机械能 (3)用电炉子加热——电能转化为内能
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磁铁下落受到磁场阻力,因而物体都克服阻力做功,A项对.四
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个物体运动过程中,汽车是动能转化成了其他形式的能,流星、 降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能,总之是机 械能转化成了其他形式的能,D项对,故选A、D.
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D.物体的机械能转化为其他形式的能量
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【解题指导】本题列举的四个过程,都是能量的转化过
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程,并且都是通过克服阻力做功,把机械能转化为其他形式的
能,因此可以找到共同点.
【标准解答】选A、D.这四个现象中的物体运动过程都受到阻 力作用,汽车主要是制动阻力,流星、降落伞是空气阻力,条形
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【标准解答】系统损失的机械能转化为系统增加的内能.
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1 1 1 E 损 mv0 2 ( mv m 2 Mv M 2 ) 2 2 2 1 1 1 0.01 2002 J ( 0.01 402 J 2 0.82 J) 191.36 J, 2 2 2
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一、不同形式的能量和能量之间的转化
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V
10 1.4 10 0.05L 700 L. 3 10
4 3
答案：(1)1.4×103 J
(2)700 L
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课 后 巩 固 作ຫໍສະໝຸດ 业学 习 目 标 导 航课 堂 互 动 探 究
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(1)每平方米绿色植物每秒吸收的太阳能为多少焦耳? (2)若绿色植物在光合作用下每吸收1 kJ的太阳能可放出 0.05 L的氧气,则每公顷绿地每秒可放出多少升的氧气?［1公 顷=104 m2,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)］. 【解题指导】解答本题应掌握以下两点：
【规律方法】能量守恒定律的应用技巧
能量守恒定律是自然界中一个最基本的规律,同时,它又可以
与很多其他物理规律(如:平抛运动、碰撞、圆周运动等)结合, 解决一些综合性很强的题目.解决这类题目应明确研究过程中
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哪些能量发生了转化、各种能量的表达形式,然后由相应物理
规律结合能量守恒定律求解,同时考虑以下两点:
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(1)某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且减少 量和增加量一定相等. (2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减
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少量和增加量一定相等.
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【典例】(2011·西城高二检测)某同学为测量地表植物吸收 太阳能的本领,做了如下实验:用一面积为0.1 m2的面盆盛
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6 kg的水,经太阳垂直照射15 min,温度升高5℃,若地表植物 每秒吸收太阳能的能力与水相等,试计算:
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在应用能量守恒定律分析问题时，应注意:
(1)哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加. (2)哪个物体的能量减少，哪个物体的能量增加.
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【典例2】一颗质量为10 g的子弹以200 m/s的速度射入放在 光滑水平面上质量为2 kg的木块并穿出;穿出木块时子弹的速 度变为40 m/s,木块速度为0.8 m/s,设子弹在木块中所受的阻
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【标准解答】(1)单位面积单位时间吸收的太阳能为
cmt 4.2 103 6 5 W J 1.4 103 J. St 0.115 60
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(2)氧气的体积为
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3.太阳能的转化
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(1)不同形式的能量的转化,意味着不同的运动形 式之间可以转化. (2)能量之间的相互转化都是通过做功来实现的.
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【典例1】(双选)(2011·郑州高二检测)行驶中的汽车制动后
力不变,在此过程中子弹和木块共获得多少内能?若这些内能
有30%被子弹吸收,则可以使子弹升温多少度?子弹的比热容为
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1.3×102 J/(kg·℃).
【解题指导】(1)子弹穿过木块的过程，是把机械能转
化为内能的过程. (2)子弹升高的温度用公式Q=cmΔt计算.
被子弹吸收的热量是 Q=ΔE损×30%=cmΔt, 所以 t
E 损 30% cm 191.36 30% ℃ 44.16℃ 2 1.3 10 0.01
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答案:191.36 J
44.16℃
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二、对能量守恒定律的理解和应用
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1.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.
2.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.
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