物理 热力学定律及能量守恒 基础篇
知识讲解 热力学定律及能量守恒（基础）
物理总复习：热力学定律及能量守恒【考纲要求】1、理解热力学第一定律、第二定律；2、运用能量守恒定律解决问题。
【考点梳理】考点一、改变内能的两种方式1、热传递①条件：存在温度差，最终结果是使两物体温度一样。
②方式：热传导、热对流、热辐射。
③规律：热量从高温物体传向低温物体。
④和内能变化的关系：系统在单纯的传热过程中，内能的增量U ∆等于外界向系统传递的热量Q ，即U Q ∆=。
2、做功做功改变物体内能的过程是将其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来度量。
要点诠释：（1）要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变。
（2）做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化。
热传递则是通过分子之间的相互作用，使不同物体间分子热运动变化，是内能的转移。
前者能的性质发生了变化，后者能的性质不变。
（3）物体的内能增加与否，不能单纯地只看做功或热传递，两个过程需要全面考虑。
考点二、热力学第一定律1、内容物体内能的增量U ∆等于外界对物体做的功W 和物体吸收的热量Q 的总和。
2、公式W Q U +=∆要点诠释：（1）在应用热力学第一定律时，应特别分清W 、Q 的正负号，以便准确地判断U ∆的正、负。
热力学第一定律的符号法则：① 功W ＞0，表示外界对系统做功；W ＜0，表示系统对外界做功。
② 热量Q ＞0，表示物体吸热；Q ＜0，表示物体放热。
③ 内能U ∆＞0，表示内能增加；U ∆＜0，表示内能减少。
（2）容易出错的几种特殊情况① 若是绝热过程，则Q=0、W=U ∆，即外界对物体做的功等于物体内能的增加； ② 若过程中不做功，即W=0，则Q=U ∆，物体吸收的热量等于物体内能的增加； ③ 若过程的始末状态物体的内能不变，即U ∆=0，则0W Q +=或W Q =-，外界对物体做的功等于物体放出的热量。
热力学定律与能量守恒ppt正式完整版
3.(多选)对于一定质量的气体 (AC )
A.吸热时其内能可以不变 B.吸热时其内能一定不变 C.不吸热也不放热时其内能可以减小 D.不吸热也不放热时其内能一定不变
(1)克劳修斯表述:热量不能① 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②
不产生其他影响 。或表述为:③ 第二类 永动机是不可能制成的。
2.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④ 转化 为另一种形式,或者从一个物体⑤ 转移 到别的物体,在转化或转移 的过程中,能量的⑥ 总和 保持不变。
1-2 (2021北京海淀二模,13)下列说法中正确的是 ( C )
A.物体的温度升高时,其内部每个分子热运动的动能都一定增大 B.气体的压强越大,单位体积内气体的分子个数一定越多 C.物体的温度越高,其内部分子的平均动能就一定越大 D.分子间距离减小,分子间的引力和斥力都一定减小
答案 C 温度升高时分子的平均动能增大,并不是每个分子的动能 都增大,A错,C正确。气体的压强越大,单位体积内气体的分子个数不一 定越多,可能是分子平均动能变大,B错。分子间距离减小,分子间的引 力和斥力都变大,D错。
不同物体间或同一物体的不同 部分之间内能的⑥ 转移
做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是⑦ 相同的
2.热力学第一定律
(1)内容:一个热力学系统的⑧ 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。 (2)表达式:ΔU=⑨ W+Q 。
热力学守恒定律
一、热力学第一定律（能量守恒定律）
1. 定律内容
- 热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体表现形式。其表达式为Δ U = Q+W。其中Δ U表示系统内能的变化量，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。
- 对于一个封闭系统（与外界没有物质交换，但可以有能量交换的系统），能量不会凭空产生或消失，只是在不同形式之间转化，如内能、机械能、热能等之间的相互转化。
- 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。这表明热传递过程是有方向性的。
- 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。这说明机械能和内能之间的转化是有条件的，不是完全等效的。
2. 熵的概念
- 熵是描述系统混乱程度的物理量，用S表示。在孤立系统中，一切自发过程总是朝着熵增加的方向进行，这就是熵增原理，即Δ S≥slant0。
- 热机效率的计算也与热力学第一定律有关。热机是将热能转化为机械能的装置，热机从高温热源吸收热量Q_1，向低温热源放出热量Q_2，对外做功W，根据能量守恒W = Q_1 - Q_2，热机效率eta=(W)/(Q_1)=1 - (Q_2)/(Q_1)。
二、热力学第二定律（熵增原理，能量转化的方向性）
1. 定律内容
- 例如，气体的自由膨胀过程是一个不可逆过程，在这个过程中气体的体积增大，分子的分布更加无序，熵增加。
3. 与热力学第一定律的关系
- 热力学第一定律强调能量的守恒，而热力学第二定律强调能量转化和传递的方向性。两者并不矛盾，而是从不同方面对热现象进行描述。
- 例如，根据热力学第一定律，能量在转化过程中总量不变，但根据热力学第二定律，并不是所有能量转化过程都能自发进行，如热量不会自发地从低温物体传向高温物体，即使这个过程不违反能量守恒定律。
课件热力学定律与能量守恒定律图文
2023课件热力学定律与能量守恒定律图文•热力学第一定律•热力学第二定律•能量的转化与守恒定律•热力学定律与能量守恒的相互关系目•实例分析•总结录01热力学第一定律1定义与内容23热力学第一定律的定义是能量守恒定律在热现象中的表现。
它表明，在封闭系统中，能量不能创造也不能消失，只能从一种形式转换成另一种形式。
热力学第一定律的内容是能量平衡方程，即Q=ΔU。
热力学第一定律的数学表达式是Q=ΔU+W，其中Q为传热热量，ΔU为系统内能的增量，W为系统对外做的功。
Q表示热力学系统吸收的热量，ΔU表示系统的内能增量，W 表示系统对外做的功。
数学表达式与符号热力学第一定律适用于封闭系统中涉及热现象的各种物理过程，如传热、相变、化学反应等。
对于开放系统，如气体膨胀对外做功或液体蒸发等过程，需要引入其他形式的能量转化，如电磁能、化学能等。
适用范围02热力学第二定律热力学第二定律的定义热力学第二定律是关于热现象的宏观自然过程具有方向性的原理，也就是说，热现象不可能自发地使物质的全部或一部分从低温状态向高温状态转化。
热力学第二定律的内容热力学第二定律规定了热力学过程中熵增加的方向，即熵增加原理。
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，即系统的熵增加原理。
定义与内容热力学第二定律可以用数学公式表示为 dS≥0，其中S为熵，dS为微分符号，表示微分运算。
数学表达式热力学第二定律的符号为“≥”，表示在孤立系统中，系统的熵增加的方向是朝着熵增加的方向进行的。
符号数学表达式与符号适用范围01热力学第二定律适用于封闭系统，即系统与外界没有物质交换和能量交换。
02热力学第二定律适用于宏观自然过程，而不是微观粒子运动。
03热力学第二定律适用于孤立系统，即系统与外界没有相互作用。
03能量的转化与守恒定律定义能量守恒定律是指，在孤立系统中，能量既不会创生也不会消失，而只会从一种形式转变为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，能量的总玳保持不变。
2022物理第13章热学第3节热力学定律与能量守恒定律教案
第3节热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式（1）做功；(2）热传递。
2．热力学第一定律(1)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.（2)表达式：ΔU＝Q＋W。
（3)正、负号法则：物理量W QΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少二、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另一种形式，或者是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．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。
三、热力学第二定律1．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.或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。
2．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。
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．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。
一、思考辨析（正确的画“√"，错误的画“×”)1．外界压缩气体做功20 J,气体的内能可能不变.2．给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。
（×) 3．可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功.4．热机中,燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化. (×)5．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失.6．利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律.(√)二、走进教材1．（人教版选修3－3P61T2）(多选)下列现象中能够发生的是（)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CD[由热力学第二定律可知，一切自发进行与热现象有关的宏观过程，都具有方向性,A错误;热机的工作效率不可能达到100%，B错误；泥沙下沉,系统的重力势能减少，没有违背热力学第二定律，C正确；冰箱通过压缩机的工作,把热量从低温物体传到高温物体,该过程消耗了电能，没有违背热力学第二定律，D正确。
热力学中的能量守恒与热力学定律
热力学中的能量守恒与热力学定律一、能量守恒定律1.定义：能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。
（1）能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。
（2）在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。
（3）能量的转化和转移具有方向性，如热能自发地从高温物体传到低温物体，而不会自发地从低温物体传到高温物体。
二、热力学定律1.热力学第一定律（1）定义：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体体现，指出在任何热力学过程中，一个系统的内能变化等于外界对系统做的功和系统吸收的热量的和。
（2）公式：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表示外界对系统做的功。
2.热力学第二定律（1）定义：热力学第二定律是关于热力学过程方向性的一条定律，指出在自然过程中，一个系统的总熵（无序度）不会自发地减少，即自然过程总是朝着熵增加的方向进行。
（2）内容：① 熵增原理：在自然过程中，孤立系统的熵总是增加，或至少保持不变。
② 熵减原理：在一个热力学过程中，熵的减少必须通过外界输入能量来实现，并且熵的减少量不能大于外界输入的能量。
③ 可逆过程与不可逆过程：可逆过程是指系统在经历一系列变化后，可以完全恢复到初始状态的过程，其熵变为零；而不可逆过程则是指系统在经历一系列变化后，不能完全恢复到初始状态的过程，其熵变大于零。
3.热力学第三定律（1）定义：热力学第三定律是关于绝对零度的定律，指出在接近绝对零度时，熵趋向于一个常数，这个常数称为零熵。
（2）内容：① 绝对零度不可达到：根据热力学第三定律，绝对零度是一个理论上的极限，实际上无法达到。
② 熵的度量：熵是一个衡量系统无序度的物理量，热力学第三定律表明，在接近绝对零度时，系统的无序度趋于最小，即熵趋于零。
热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．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．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，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，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
热力学的基本原理
热力学的基本原理
热力学的基本原理是热力学第一定律和第二定律：
1. 热力学第一定律（能量守恒定律）：能量不会被创造或消失，只会在物质之间进行转化或传递。
它表达了能量在系统中的守恒原理，即能量的增加等于输入系统的热量和对外界做功的总和。
数学表达式可以写作ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统获得的热量，W表示系统对外界做的功。
2. 热力学第二定律：热量不会自行从低温物体传递到高温物体，而是反过来从高温物体传递到低温物体。
热力学第二定律主要包括两个重要原理：
- 热力学第二定律的Kelvin-Planck表述：不能从单一热源中完全获取热量并将其全部转化为功而不引起其他效果。
简单来说，不可能制造一个只吸收热量而不产生其他影响的永动机。
- 热力学第二定律的Clausius表述：热量不能自行从低温物体传递到高温物体，而是需要借助外界做功或通过一个温度比它更高的热源。
简单来说，热量只能由高温物体向低温物体传递，不可能自行逆向流动。
这些基本原理为热力学提供了数学工具和理论基础，用于描述和解释能量转化和传递的过程，以及系统内的热力学性质和热力学平衡状态。
热力学定律能量守恒定律
表述一(按照热传导的方向性来表述)：热量不可能自发地从__低温__ 物体传到__高温__ 物体． 表述二(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述)：不可能从单一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影响．它也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的．
1.热力学第二定律的两种表述
02
B
【解析】根据热力学第三定律绝对零度不可能达到，A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减小、温度降低，D错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×105 J．试问：此压缩过程中，气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J.
4．下列说法正确的是( ) A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
D
【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，他反映的是液体分子无规则的运动，所以A错误；没有摩擦的理想热机不经过做功是不可能把吸收的能量全部转化为机械能的，B错误；摩尔质量必须和分子的质量结合才能求出阿伏加德罗常数，C错；温度是分子平均动能的标志，只要温度相同分子的平均动能就相同，物体的内能是势能和动能的总和，所以D正确．
01
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． 公式：ΔU＝ .
2．热力学第一定律
02
热力学第一定律 能量守恒定律 课件
度又升高,内能增大,由热力学第一定律知气体一定从外界吸热,D 正
确。
答案:ABD
方法规律
(1)一定质量的理想气体的内能只由温度决定,与体积无关。
(2)应注意 W+Q=ΔU
和 =C 及图象的巧妙结合,综合分析。
B.有可能经过体积减小的过程
C.外界必然对气体做正功
D.气体必然从外界吸热
解析:本题是气体状态变化、图象与热力学第一定律结合的综
合分析题。连接 OA、OB,得到两条等容线,故有 VB>VA,所以 A 正
确。由积再增大气体的体积到 B 状态,故 B 正确。因为气体体积增
着内能。
2.各种能量之间可以互相转化:不同形式的能量之间可以相互
转化。如摩擦可以将机械能转化为内能;炽热的灯丝发光可以将电
能转化为光能。
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,能量的总量保持不变。
化为手表的能量。
一、 热力学第一定律的理解应用
知识精要
热力学第一定律的应用应注意的问题
1.在应用过程中应特别分清 W、Q 的正负号,以便准确地判断ΔU
的正、负。
2.符号法则:
做功 W
热量 Q
内能的变化ΔU
外界对系
系统从外界
系统的内
取正值“+”
统做功
吸收热量
能增加
系统对外
系统向外界
系统的内
取负值“-”
界做功
放出热量
能减少
3.判断是否做功的方法:
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律和能量守恒是研究能量转换与守恒的基本原理和定律。
在能量的转化和传递过程中，热力学第一定律和能量守恒定律起到了至关重要的作用。
本文将介绍这两个定律的概念、基本原理以及在实际应用中的重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学的基本定律之一。
它可以用来描述热量和力学能量之间的转换关系。
简单来说，热力学第一定律可以表达为：在一个系统中，能量的增加等于热量和做功两部分之和。
即ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
热力学第一定律反映了能量在一个封闭系统中的守恒原理。
根据该定律，能量既不会消失，也不会从无中产生，只能在不同形式之间相互转换。
例如，当我们使用电器加热水时，电能被转化为热能，使水温升高。
这是能量形式的转换，但总能量保持不变。
二、能量守恒能量守恒，是自然界的一条基本定律，也是物理学中最基本的规律之一。
能量守恒原理指出：在一个孤立系统内，能量总量保持不变。
能量不会因为转移、转换或者消失，只能在不同的形式之间进行转化。
能量的形式有很多，例如机械能、热能、电能等等。
无论是当一个物体从一处高处下落，将其势能转化为动能，还是当物体进行摩擦运动时，将机械能转化为热能，或者是当我们点燃一根蜡烛，将化学能转化为热能和光能，能量的总量是不变的。
能量守恒原理在我们的日常生活中无处不在。
当我们吃东西时，食物的能量被转化为人体的生物能，使我们保持活力。
当我们使用电器时，电能被转化为光能、热能等其他形式的能量。
了解能量守恒原理对于我们合理利用能源、保护环境具有重要意义。
三、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律实质上是能量守恒原理在热力学中的具体应用。
热力学第一定律表明了能量在热力学系统中的转化与守恒关系，为能量守恒原理提供了具体的表达形式。
根据热力学第一定律，系统内能量的变化等于热量和做功的总和。
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。
热力学第一定律能量守恒定律
热力学第一定律能量守恒定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学中的基本原理之一。
它阐述了能量在物理系统中的转换和守恒规律。
本文将探讨热力学第一定律的基本概念、应用以及在实际生活中的意义。
一、能量的转换与守恒热力学第一定律强调了能量的转换和守恒原则。
根据这个定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量量不变。
简单来说，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能在不同形式之间相互转化。
二、热力学第一定律的数学表达热力学第一定律可以用以下数学方程式来表示：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表示系统对外做功。
这个方程式说明了能量守恒的基本原理，系统的内能变化等于热量和功之间的差值。
三、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。
以下是其中一些常见的应用：1. 热机和热能转换：热力学第一定律为热机提供了理论基础。
热机将热能转化为机械能，如汽车发动机、蒸汽机等。
这些机械设备的工作原理都依赖于能量的转换和守恒。
2. 制冷和空调：热力学第一定律也适用于制冷和空调系统。
这些系统通过转移热量来调节温度，从而满足人们对舒适环境的需求。
3. 化学反应：热力学第一定律可以用于分析和预测化学反应的能量变化。
在化学反应中，能量的释放或吸收对于确定反应的可行性和速率至关重要。
4. 可再生能源：热力学第一定律也与可再生能源有关。
可再生能源，如太阳能和风能，利用自然界存在的能量转换为可用能源，遵循了能量守恒的原则。
四、热力学第一定律在实际生活中的意义热力学第一定律在实际生活中有着重要的意义。
它提醒我们要合理利用能源资源，遵循能量守恒的原则。
在能源有限的情况下，我们应该设法降低能量的消耗，并寻找替代能源，以实现可持续发展。
此外，在能源转换和利用过程中，我们也要注意能量的转换效率。
通过提高能量转换效率，我们可以减少能源的浪费，减轻对环境的负担。
总结：热力学第一定律能量守恒定律是热力学中的基本原理，强调了能量在物理系统中的转换和守恒。
热力学第一定律能量守恒的法则
热力学第一定律能量守恒的法则热力学第一定律是热力学的基本原理之一，它描述了能量在物质系统中的转化和守恒规律。
这个法则被称为能量守恒定律，是研究能量转化和能量守恒的基础。
根据热力学第一定律，能量是一个系统的一个基本的物理量，它可以通过传热和做功两种方式与系统进行交换。
系统的能量改变等于传入系统的能量减去传出系统的能量，再加上系统所做的功。
换句话说，能量的增量等于能量的输入减去能量的输出和系统所做的功。
能量可以分为内能和外能两部分。
内能是由于分子、原子和离子的微观运动而产生的能量，是体系的内部特性。
外能则是体系与外界相互作用产生的能量，可以以传热和做功的形式进行交换。
传热是能量转移的一种方式，可以通过传导、传输和辐射等方式实现。
传导是指能量在物体的接触面上由高温处向低温处传递，如铁棒一端受热后另一端也会逐渐升温。
传输是指能量通过流体或气体的运动传递，如空气通过风传递热量。
辐射则是指能量以电磁波的形式传播，如太阳辐射的热量。
做功是系统通过力的作用而产生的能量转化。
当系统受到一个外力作用，且该力的方向与系统的运动方向一致时，系统将向外界做正功。
相反地，当外界对系统施加的力与系统的运动方向相反时，系统将吸收外界做的功。
热力学第一定律可以以数学形式表示为：ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化量，Q表示系统从外界获得的热量，W表示系统对外界做的功。
当ΔU为正值时，系统的内能增加，说明系统吸收了热量或对外界做了正功；当ΔU为负值时，系统的内能减少，说明系统传出了热量或对外界做了负功。
根据能量守恒的原理，热力学第一定律可以总结为能量既不能创造也不能消失，只能在不同形式之间进行转化。
这就意味着任何一个封闭系统内部的能量总量保持恒定，能量不会凭空消失也不会从无中产生。
尽管能量可以从一个系统传递到另一个系统，但总的能量量不会改变。
这是能量守恒的核心概念。
通过热力学第一定律，我们可以解释许多自然界中的现象。
例如，当一个水壶在炉火上加热时，水的温度逐渐升高。
热力学定律与能量守恒定律
目录
• 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热力学第三定律 • 能量守恒定律 • 热力学定律与能源利用 • 热力学定律与环境保护
01 热力学第一定律
定义与表述
定义
热力学第一定律是指能量守恒定律在 热现象领域中的应用，即能量不能凭 空产生，也不能凭空消失，只能从一 种形式转化为另一种形式。
该定律可以用多种表述方式，其中最著名的表述是克劳修斯表述和开尔文表述。 克劳修斯表述指出不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；开尔 文表述指出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 。
熵增原理
熵增原理是热力学第二定律的一个重要推论，它指出在一个 封闭系统中，如果没有外界的能量输入，系统的总熵（混乱 度或无序度）将不断增加，即系统将自发地向着更加混乱和 无序的状态发展。
采取减排措施，减少污染物排放；推 广清洁能源，减少化石燃料的使用； 加强空气质量监测和预警，提高环境 治理水平。
水污染及其治理
总结词
水污染对人类健康和生态环境造成严重影响，需要采取有效措施进行治理。
详细描述
水污染主要来源于工业废水、农业化肥和农药、城市污水等。这些污染物通过地表水、地 下水等途径进入饮用水源地，影响水质，导致水体富营养化、重金属超标等问题。长期饮 用被污染的水源会导致健康问题，如癌症、肝病等。
总结词
详细描述
解决方案
大气污染和温室效应是全球气候变化 的主要因素，对人类生存环境造成严 重威胁。
大气污染主要来源于工业生产、交通 运输和能源消耗过程中排放的废气， 包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等 。这些污染物在大气中形成化学反应 ，产生臭氧、硫酸盐和硝酸盐等二次 污染物，加剧温室效应，导致全球气 候变暖、极端天气事件增多等问题。
热力学定律与能量守恒-PPT课件
熟练记住热力学第二定律的两种表述，并透彻理解宏观物理过程发生 的方向性，同时结合其微观解释是解决热力学第二定律相关问题的基础．
针对训练21：(2010年山东曲师大附中模拟)某校中学生参加电视台“异想天开”节目 的活动，他们提出了下列四个设想方案，哪些从理论上讲是可行的______．
A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功
A．内能共减少5 kJ，吸收19 kJ的热量
B．内能共减少5 kJ，放出29 kJ的热量
C．内能共增加19 kJ，放出29 kJ的热量
D．内能共增加19 kJ，吸收19 kJ的热量
解析：根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，第一个过程W1＝24 kJ，温度不变，得ΔU1 ＝0，Q1＝－W1＝－24 kJ；第二个过程，体积不变，W2＝0，Q2＝－5 kJ，得ΔU2＝ －5 kJ，所以ΔU＝ΔU1＋ΔU2＝－5 kJ，Q＝Q1＋Q2＝－29 kJ. 答案：B.
高三物理复习课件（导与练福建）第13章
第三课时 热力学定律与能量守恒
(对应学生用书第 172 页)
1．理解热传递和做功是改变物体内能的两种不同方式，理解二者差异． 2．理解热力学第一定律，会进行简单计算． 3．理解热力学第二定律的不同表述的等价性．
(对应学生用书第 172 页)
1．改变内能的两种方式的比较
b．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，如果过程可逆，则熵不变；如 果过程不可逆，则熵增加．
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵可以在系统的变化过程中产 生和传递．熵的增加将导致能量品质退化，即能量退降．
(3)第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机．这类永动机不 违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，也是不可能制成的．
热力学基本定律热量的传递与能量守恒
热力学基本定律热量的传递与能量守恒热力学是研究热量与能量转换关系的一门学科，其基本定律涉及热量的传递和能量的守恒。
在本文中，我们将探讨热力学的基本定律与热量的传递以及能量的守恒的关系。
在热力学中，热量的传递是指热能从高温物体传递到低温物体的过程。
根据热力学第一定律，能量守恒定律，热量传递的过程中能量总量保持不变。
这意味着从一个物体到另一个物体的热量传递不会改变总能量。
通过热力学的基本定律，我们可以进一步研究热量传递的机制和能量的转换。
热传导是热量传递的一种方式，它发生在同一物体内或不同物体之间的接触表面。
热传导是通过原子和分子的碰撞来传递热能。
当一个物体的一部分受热时，其中的分子将获得更多的能量并开始振动，然后通过与周围分子的碰撞将能量传递给周围区域。
这个过程会一直进行，直到整个物体达到热平衡，即温度均匀。
除了热传导，热辐射也是热量传递的一种方式。
热辐射是通过电磁波的形式传递热量的过程。
不同于热传导需要物质来传递热量，热辐射可以在真空中进行，因为它是通过电磁波传播的。
热辐射的能量主要来自于物体内部的热运动，当物体的温度增加时，它会发出更多的辐射能量。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的强度与物体的温度的四次方成正比。
在热量传递过程中，能量是守恒的。
能量守恒是热力学的基本定律之一，它指出封闭系统内的总能量保持恒定。
在热力学中，能量可以以不同的形式存在，如热能、机械能、化学能等。
而热量的传递导致了能量的转化和重新分配，但总能量保持不变。
即使在热量传递过程中有一些能量被转化为其他形式如机械能，总能量仍然保持不变。
能量守恒定律在许多热力学和工程问题中都起着关键的作用。
例如，在能量转换装置如发电厂中，热能被转化为电能。
根据能量守恒定律，输入和输出的能量总量应该相等。
因此，对于设计和优化能量转换系统，我们需要确保能量的守恒。
综上所述，热力学基本定律涉及热量的传递与能量守恒的关系。
热传导和热辐射是热量传递的两种方式，能量在传递过程中保持守恒。
热力学第一定律与能量守恒定律
热力学第一定律与能量守恒定律热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学基础中的基本规律。
本文将详细阐述热力学第一定律和能量守恒定律的概念、原理以及在实际应用中的一些重要意义。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表现，它揭示了能量在热力学系统中的转化和传递规律。
根据热力学第一定律，一个热力学系统的内能变化等于系统所吸收的热量与所做的功的代数和。
即∆U=Q-W，其中∆U表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
热力学第一定律可以简洁地表达了能量守恒的基本原理。
能量守恒定律是自然界中最基本的定律之一，它指出了能量在各个系统间的转换不会凭空消失或增加，而是转化成其他形式的能量。
这种转化可以是热能转化为机械能、电能、光能等形式，也可以是不同种类的能量相互转化。
能量守恒定律是理解和解释自然界中各种现象和过程的基础，是物理学和工程学等学科的重要理论基础。
热力学第一定律和能量守恒定律的重要性体现在以下几个方面：首先，热力学第一定律和能量守恒定律可用于分析和计算不同能量形式之间的转化关系。
通过热力学第一定律，我们可以确定系统在吸热或放热过程中所产生的内能变化，并通过计算得出功的大小。
此外，能量守恒定律还能帮助我们分析能量被转化的路径和过程，在工程学中具有广泛的应用。
其次，热力学第一定律和能量守恒定律可用于解释自然界中一些常见的现象和现象。
比如，气体的膨胀和压缩过程中，热力学第一定律告诉我们系统的内能会随着吸收或放出的热量的不同而发生变化，而能量守恒定律提醒我们，系统膨胀所做的功和吸收的热量之间存在密切关系。
这些定律的理论基础使我们能够更加全面地理解和解释自然界中的各种现象。
此外，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的合理利用和节约也具有重要意义。
能源问题一直是全球关注的焦点，热力学第一定律和能量守恒定律为我们提供了合理使用和优化能源的理论依据。
通过研究和应用这些定律，可以帮助我们设计和改进能源系统，提高能源利用效率，从而减少能源的消耗和浪费，保护环境，可持续发展。
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物理总复习：热力学定律及能量守恒【考纲要求】1、理解热力学第一定律、第二定律；2、运用能量守恒定律解决问题。
【考点梳理】考点一、改变内能的两种方式1、热传递①条件：存在温度差，最终结果是使两物体温度一样。
②方式：热传导、热对流、热辐射。
③规律：热量从高温物体传向低温物体。
④和内能变化的关系：系统在单纯的传热过程中，内能的增量U ∆等于外界向系统传递的热量Q ，即U Q ∆=。
2、做功做功改变物体内能的过程是将其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来度量。
要点诠释：（1）要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变。
（2）做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化。
热传递则是通过分子之间的相互作用，使不同物体间分子热运动变化，是内能的转移。
前者能的性质发生了变化，后者能的性质不变。
（3）物体的内能增加与否，不能单纯地只看做功或热传递，两个过程需要全面考虑。
考点二、热力学第一定律1、内容物体内能的增量U ∆等于外界对物体做的功W 和物体吸收的热量Q 的总和。
2、公式W Q U +=∆要点诠释：（1）在应用热力学第一定律时，应特别分清W 、Q 的正负号，以便准确地判断U ∆的正、负。
热力学第一定律的符号法则：① 功W ＞0，表示外界对系统做功；W ＜0，表示系统对外界做功。
② 热量Q ＞0，表示物体吸热；Q ＜0，表示物体放热。
③ 内能U ∆＞0，表示内能增加；U ∆＜0，表示内能减少。
（2）容易出错的几种特殊情况① 若是绝热过程，则Q=0、W=U ∆，即外界对物体做的功等于物体内能的增加； ② 若过程中不做功，即W=0，则Q=U ∆，物体吸收的热量等于物体内能的增加； ③ 若过程的始末状态物体的内能不变，即U ∆=0，则0W Q +=或W Q =-，外界对物体做的功等于物体放出的热量。
考点三、热力学第二定律1、两种表述（1）按热传递的方向性来表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
（2）按机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
要点诠释：这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内（温度较低）的热量，传给外界空气（温度较高），是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。
上述两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如果一个说法是错误的，另一个说法必然也是不成立的。
2、热力学第二定律的意义提示了有大量分子参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。
3、热力学第二定律的微观解释（1）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。
这是热力学第二定律的微观意义。
（2）从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。
考点四、能量守恒定律1、能量守恒定律（1）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其总量不变，这就是能的转化和守恒定律。
（2）能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的规律。
（3）永动机是永远造不出来的。
2、能源、环境（1）常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源。
常规能源有限，常规能源带来环境问题：温室效应、酸雨、光化学烟雾等。
（2）新能源：风能、水流(河流、潮汐)能、太阳能、热核能、氢能源、反物质能等。
风能、水流能、生物质能等是可再生能源，而石油、煤炭、天然气是不可再生能源。
要点诠释：对能量守恒定律的理解：1、某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量与增加量相等。
2、某个物体能量的减少，一定存在其他物体能量的增加，且减少量和增加量一定相等。
3、在利用能量转化与守恒定律解题时，要注意先搞清过程中有几种形式的能在转化或转移，分析初、末状态确定E ∆增、E ∆减各为多少，再由E ∆增=E ∆减列式计算。
【典型例题】类型一、热力学第一定律例1、（2015重庆）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么A.外界对胎内气体做功，气体内能减小B.外界对胎内气体做功，气体内能增大C.胎内气体对外界做功，内能减小D.胎内气体对外界做功，内能增大【答案】D【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体为外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D 。
【考点】本题考查理想气体的性质、功和内能、热力学第一定律。
举一反三【变式1】100℃的水完全变成100℃的水蒸气，则（ ）A. 水分子的内能增加B ．水的内能增加C．水所增加的内能小于所吸收的热量D．水所增加的内能等于所吸收的热量【答案】BC【解析】由于温度不变，水分子的内能不变。
体积膨胀，水分子的势能变大，水的内能增加。
体积膨胀时要克服外界大气压力做功，由热力学第一定律可知，水所增加的内能要小于吸收的热量。
【变式2】(2014 山东卷)如图所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体( )A．内能增加B．对外做功C．压强增大D．分子间的引力和斥力都增大【答案】AB【解析】根据理想气体状态方程，缸内气体压强不变，温度升高，体积增大，对外做功．理想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加．选项A、B正确．【变式3】如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。
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，胶塞冲出容器后A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加【答案】C【解析】打开卡子，气体冲开胶塞时，气体对胶塞做功，将内能转化为胶塞的机械能；气体对外做功，内能减小，气体的温度降低。
类型二、热力学第二定律例2、关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是（）A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B. 不可能使热量由低温物体传递到高温物体C. 若两分子间距离增大，分子势能一定增大D. 若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大【思路点拨】重温热力学第一定律、第二定律，分子力与分子间距的函数图象和分子势能与分子间距的函数图象。
【答案】D【解析】由热力学第一定律可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，一定量的气体吸收热量如果气体同时对外做功，且做功比吸热多，则气体的内能减少，A项错误；依据外界做功，可以使热量由低温物体传递到高温物体，B项错误；若两分子间的距离小于平衡时的距离，分子力是斥力，在增大的过程中分子力先做正功，分子势能先减小，C项错误；若分子间的距离在减小，分子间的引力和斥力都在增大，只不过斥力增大的快些，D项正确。
【总结升华】关键是要准确理解热力学第一定律、热力学第二定律、分子力与分子间距的函数图象和分子势能与分子间距的函数图象。
（两个定律、两个图像）举一反三【高清课堂：热力学定律及能量守恒例2】【变式1】关于热力学定律，下列说法正确的是＿＿＿＿（填入正确选项前的字母）。
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+=∆，知A正确，B错误；由热力学第二定律知，C、【解析】由热力学第一定律W Q UD这些过程在借助于外界帮助的情况下是可以实现的，所以C正确、D错误；由自然界中一切与热现象有关的过程都是不可逆的，所以E正确。
【变式2】关于热力学定律，下列说法正确的是（）A. 在一定条件下物体的温度可以降到0 KB. 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C. 吸收了热量的物体，其内能一定增加D. 压缩气体总能使气体的温度升高【答案】B【解析】0 K是绝对零度是不可能达到的。
物体可以从单一热源吸收的热量全部用于做功但需借助外界的帮助。
做功和热传递都能改变内能，压缩气体但如果放出了热量，内能不一定增加。
故答案为B。
【高清课堂：热力学定律及能量守恒例5】【变式3】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二定律D ．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律【思路点拨】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”，但是做功是可以的，就不是自发的了。
电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律、第二定律。
【答案】BC【解析】根据热力学第二定律，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为消耗了电能，也就是对外界产生了影响，它的工作原理不违背能量守恒定律，也就是热力学第一定律，选项B 、C 正确。
【总结升华】关键是准确理解热力学第二定律，“热量不能自发地从低温物体传到高温物体”，电冰箱制冷是通过消耗电能对制冷系统做功来实现的，并不是“自发的”。
“不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响”，消耗了电能对制冷系统做了功，对外界产生了影响。
【变式4】如图所示，内壁光滑的气缸水平放置。
一定质量的理想气体被密封在气缸内，外 界大气压强为P 0。
现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q 后，体积由V 1增大为V 2。
则在此 过程中，气体分子平均动能_________(选增“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了 _____________。
【答案】增大；021()U Q p V V ∆=--【解析】气体吸收热量Q ，温度升高，气体分子平均动能增大。
气体吸收热量Q 为正，对外做功为负，021()W p V V =--，根据热力学第一定律，W Q U +=∆，气体内能变化了 021()U Q p V V ∆=--。
类型三、能量守恒定律例3、一辆汽车正在平直的公路上以速度v 匀速行驶，此时汽车的功率为P ，已知汽车的总效率为η，所使用的汽油的热值为q （每完全燃烧单位质量的燃料产生的热量叫热值），现油箱中还有质量为m 的汽油。