热力学基本定律热一律

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物化各种公式概念总结

第一章热力学第一定律一、基本概念系统与环境，状态与状态函数，广度性质与强度性质，过程与途径，热与功，内能与焓。

二、基本定律热力学第一定律：ΔU =Q +W 。

三、基本关系式1、体积功的计算 δW = －p 外d V恒外压过程：W = －p 外ΔV定温可逆过程（理想气体）：W =nRT 1221ln ln p p nRT V V = 2、热效应、焓：等容热：Q V =ΔU （封闭系统不作其他功）等压热：Q p =ΔH （封闭系统不作其他功）焓的定义：H =U +pV ; ΔH =ΔU +Δ(pV )焓与温度的关系：ΔH =⎰21d p T T T C3、等压热容与等容热容：热容定义：V V )(T U C ∂∂=；p p )(T H C ∂∂= 定压热容与定容热容的关系：nR C C =-V p热容与温度的关系：C p ，m =a +bT +cT 2四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程：ΔU =0 ; ΔH =0 ; W =－Q =⎰-p 外d V等容过程：W =0 ; Q =ΔU =⎰T C d V ; ΔH =⎰T C d p等压过程：W =－p e ΔV ; Q =ΔH =⎰T C d p ; ΔU =⎰T C d V可逆绝热过程：Q =0 ; 利用p 1V 1γ=p 2V 2γ求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d pC V (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑V 1-㏑V 2)（T 与V 的关系）C p (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑P 2-㏑P 1) (T 与P 的关系)不可逆绝热过程：Q =0 ;利用C V (T 2-T 1)=－p 外(V 2-V 1)求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d p2、相变化可逆相变化：ΔH =Q =n ΔH ；Ｗ＝－p (V 2-V 1)=－pV g =－nRT ; ΔU =Q +W3、实际气体节流膨胀：焦耳-汤姆逊系数：μJ-T （理想气体在定焓过程中温度不变，故其值为0；其为正值，则随p 降低气体T 降低；反之亦然）4、热化学标准摩尔生成焓：在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热（各种稳定单质在任意温度下的生成焓值为0）标准摩尔燃烧焓：…………，单位物质的量的某物质被氧完全氧化时的反应焓第二章热力学第二定律一、基本概念自发过程与非自发过程二、热力学第二定律热力学第二定律的数学表达式（克劳修斯不等式）T Q dS δ≥ “=”可逆；“＞”不可逆三、熵（0k 时任何纯物质的完美结晶丧子为0）1、熵的导出：卡若循环与卡诺定理（页522、熵的定义：T Q dS r δ=3、熵的物理意义：系统混乱度的量度。

热力学第一定律热力学第二定律

★ 特点：过程量（不同的过程有不同的热量）（有不同的摩尔热容量）
★符号法则：系统吸热， Q为正。系统放热， Q为负。
★ 摩尔热容量Cm：一摩尔物质温度升高1K时系统从外界吸取的热量。
1 dQ
Cm
( dT
)
7
四、内能
★特点：状态量 (只与始末两态有关，与中间过程无关)
★气体的内能 E m i RT
1
是内能减少。（温度减少）
内能变化： E cV T
22
（4）绝热线与等温线的比较
等温线斜率
PV C
K等温
dP dV
P V
绝热线斜率
PV C1
K绝热（P0，V0，T0）斜率之比
K绝热
K等温
K绝热
K等温
P0
V0 P0
V0
P
a 等温
结论：绝热线比等温线陡峭
2
（2）按过程的特性分类:
等容过程： dV = 0 等压过程： dP = 0
等温过程：绝热过程：循环过程：
dT = 0 dQ = 0，Q = 0
dE = 0 E终态 = E初态
3
3．过程曲线
P
PV 图上一种点，表达一种平衡状态。
PV 图上一条线，表达一种平衡过程。
V
非平衡态，非平衡过程不能在PV 图上表达！！
V1
V2
V
Q E A 意义：系统吸取的热量，
dQ
dE
dA
一部分对外作功，一部分增加本身的内能。
作功： dA PdV d(PV ) d( RT ) RdT
( A)P P(V2 V1 ) R(T2 T1 )
内能增量： dE CV dT

热力学第二定律自由能(3)

19
从式(2.45)可得出下列偏微分公式
等容
U ( S )V
T
等熵
U
( V
)S

p
同理，可分别得到：
T

( U S
)V

H ( S ) p
V

(
H p
)S

(
G p
)T
p

( U V
)S

( F V
)T
S

(
F T
)V

(
G T
)
p
20
设某一状态函数 Z f (x, y)
一、热力学第一定律、第二定律的联合表达式第九
节热一律 dU Q W
吉布斯
热二律
dS Q
T环
或 T环dS Q
能
、亥
联合两定律 T环dS dU W
（2.34）
姆
霍此式可用于封闭体系的任意过程，式中不等号
兹能
表示过程不可逆，等号表示过程可逆。
1
二、亥姆霍兹能
T2
1 )
T1
(2.60)
若进行不定积分
G
T

T2 T1
H T2
dT

I
假设ΔH不随温度而变
如果ΔH随温度而变，则由基尔霍夫定律求ΔH：
H H0 CpdT
再代入（2.59）式进行积分
G

H0

aT
ln
T

b 2
T
2

c 6
T
3

......

工程热力学第2章热力学基本定律

卡诺循环热机效率
任意正循环的热效率：

t

w q1
q1 q2 1 q2
q1
q1
T
卡诺循环热效率：
T1
t,C1T T12ss22 ss111T T12 T2
T1
q1
Rc
w
q2 T2
Q1
Q2 S1
S2 S
t,c的说明
t,C
1
T2 T1
• t,c 只取决于T1和T2 ，而与工质的性质无关；
Q1 > Q’1 ，Q2 < Q’2
多热源可逆循环t < t c
引入：平均吸热温度：T 1 平均吸热温度：T 2
t
1Q2 Q1
T2 T1
T
Q1
T1
T1
A
T2
T2 Q2
S1
Q’1
B
Q’2
S2
S
卡诺定理的意义
1、从理论上确定了通过热机循环，实现热能转变为机械能的条件。
2、指出了提高热机热效率的方向，是研究热机性能不可缺少的准绳。
• T1 或 T2 或温差
t,c
• T1 ≠ ∞, T2 ≠ 0 K, t,c < 100%，热二律 • 当T1=T2， t,c = 0, 单热源热机不可能实现
[例1] 某热机工作于1500K的高温热源和300K的低温热源之间，从高温热源吸取1000kJ 热量，最多能做多少功？
逆向卡诺循环制冷
理解：
系统和外界
1、第二类永动机不可能实现，热机的热效率<100%
2、热二律：功可全变热、而热不能全变功？ No!
若允许产生其它变化，则热能全变功，如理想气体定温过程：

工程热力学第二章

可逆
8
∫ pdv
q = ∫ Tds
条件
7
准静态或可逆
4、示功图与示热图 p W T Q
二、储存能
1、内部储存能——热力学能储存于系统内部的能量，，与系统内工质粒子的微储存于系统内部的能量观运动和粒子的空间位置有关。观运动和粒子的空间位置有关。分子动能（分子动能（移动、移动、转动、转动、振动）振动）T 分子位能（分子位能（相互作用）相互作用）V 核能化学能
对推进功的说明
1、与宏观流动与宏观流动有关流动有关，有关，流动停止，流动停止，推进功不存在 2、作用过程中，作用过程中，工质仅发生位置工质仅发生位置变化位置变化，变化，无状态变化 3、w推＝p v与所处状态有关，与所处状态有关，是状态量 4、并非工质本身的能量（并非工质本身的能量（动能、动能、位能）位能）变化引起，而由外界做出，而由外界做出，流动工质所携带的能量流动工质所携带的能量可解为：可理解为：由于工质的进出，由于工质的进出，外界与系统之间所传递的一种机械功所传递的一种机械功，机械功，表现为流动工质进出系统使所携带统使所携带和所携带和所传递和所传递的一种传递的一种能量的一种能量
15 16
三、焓
内能+流动功焓的定义式焓的定义式：定义式：焓=内能+ 对于m 对于m千克工质：千克工质： H = U + pV 对于1 对于1千克工质：千克工质： h=u+ p v 焓的物理意义：焓的物理意义： --对 --对流动工质流动工质( 工质(开口系统开口系统) 系统)，表示沿流动方向传递的总能量中，的总能量中，取决于热力状态取决于热力状态的那部分能量热力状态的那部分能量. 的那部分能量. --对 --对不流动工质不流动工质( 闭口系统) 焓只是一个复合状工质(闭口系统系统)，焓只是一个复合状态参数思考：思考：特别的对理想气体 h=f(T h=f(T) f(T) 17

热力学第三章热一律

out m out

h c / 2 gz

2
in min Wnet

一、稳定流动条件

1、 m out m in m

2、 Q Const , W net Const Ws

Ws为轴功 Shaft work
3、 CV内总能不随时间变化： dEcv/=0
间所传递的一种机械功，表现为流动工质进出系统使所携带和所传递的一种能量
二、开口系能量方程的推导
Wf= moutpoutvout- minpinvin e=u+c2/2+gz
带入的能量
ein+ minpinvin CV
= u+c2/2+gz+ minpinvi
h=u+pv
二、开口系能量方程的推导定义 h=u+pv为比焓，将推导结果进行整理得开口系能量方程的一般形式：
二、稳定流动方程
Q m h c / 2 gz out h c / 2 gz in Ws

2

2

Q mq
2

Ws m ws
2

q ( h c / 2 gz ) out ( h c / 2 gz ) in ws

q h c / 2 g z ws
dU 代表某微元过程中系统通过边界交换的微热量与微功量两者之差值，即系统内部能量的变化。 U 代表储存于系统内部的能量
内部储存能（内能）
内能
分子动能（移动、转动、振动）分子位能（相互作用）核能化学能

大学热学物理知识点总结

大学热学物理知识点总结1.热力学基本定律热力学基本定律是热学物理的基础，它包括三个基本定律，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。

（1）热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的热学表述，它规定了热力学系统能量的守恒性质。

简单地说，热力学第一定律表明了热力学系统能量的增减只与系统对外界做功和与外界热交换有关。

热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸热的大小，W表示系统对外界所作的功。

由此可以看出，系统的内能变化量等于吸收热量减去做的功。

（2）热力学第二定律热力学第二定律是热力学系统不可逆性的表述，它规定了热力学系统内部的熵增原理，即系统的熵不会减小，而只会增加或保持不变。

简单地说，热力学第二定律表明了热力学系统内部的任何一种热力学过程都是不可逆的。

这意味着热力学系统永远无法使热量全部转化为功，总会有一部分热量被转化为无效热。

热力学第二定律还表明了热力学过程的方向性，即热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能反向传递。

（3）热力学第三定律热力学第三定律规定了当温度趋于绝对零度时，任何物质的熵都将趋于一个有限值，这个有限值通常被定义为零。

简单地说，热力学第三定律表明了在绝对零度时，任何系统的熵都将趋于零。

热力学第三定律的提出对于热学物理的研究具有非常重要的意义，它为我们理解热学系统的性质提供了重要的基础。

2.热力学过程热力学过程是指热力学系统内部发生的一系列变化，包括各种状态参数的变化和热力学系统对外界的能量交换。

常见的热力学过程有等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程等。

这些过程在日常生活以及工业生产中都有着广泛的应用。

（1）等温过程等温过程是指在恒定温度下进行的热力学过程。

在等温过程中，系统对外界做的功和吸收的热量之比是一个常数。

这意味着等温过程的压强和体积成反比，在P-V图上表现为一条双曲线。

常见的等温过程有等温膨胀和等温压缩等。

（2）绝热过程绝热过程是指在无热交换的情况下进行的热力学过程。

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
能量守恒定律是热力学中的基本定律之一，也称为热力学第一定律。

它表明，在任何系统中，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能在不同形式之间转化。

换句话说，系统中的能量总量保持不变，即能量守恒。

这个定律适用于所有物理系统，包括热力学系统。

在热力学系统中，能量可以以多种形式存在，如热能、动能、势能、化学能等。

热力学第一定律表明，系统中的能量总量等于输入和输出的能量之和，即能量守恒。

因此，热力学第一定律可以用来描述热能的转移和转化。

例如，在一个封闭的容器中，当热源向其中输入热量时，其内部的能量总量增加，而当它向外界释放热量时，其内部的能量总量减少。

这个过程中，能量的总量始终保持不变。

总之，能量守恒定律是热力学中最基本的定律之一，它揭示了能量在物理系统中的本质和特性，具有重要的理论和实际意义。

- 1 -。

《工程热力学》第二章—热力学基本定律

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
2
热力学基本定律
2.1 热力学第一定律的实质
能量守恒与转换定律： ● 能量守恒与转换定律：自然界中的一切物质都具有能量，能量既不可能被创造，也不可能被消灭；能量，能量既不可能被创造，也不可能被消灭；但它可以从一种形式转变为另一种形式，从一个物体它可以从一种形式转变为另一种形式，传递给另一个物体，在转换和传递过程中，传递给另一个物体，在转换和传递过程中，能的总量保持不变。量保持不变。第一定律的实质： ● 第一定律的实质：能量守恒与转换定律在热现象中的应用。的应用。
2.2.3 储存能
能量是物质运动的量度， ● 能量是物质运动的量度，运动是物质存在的形式，因此一切物质都有能量。在的形式，因此一切物质都有能量。物质本身具有的能量称为储存能储存能。 ● 物质本身具有的能量称为储存能。
◆ 外部储存能内部储存能（内能） ◆ 内部储存能（内能）
一、外部储存能
2.2.1 功
一、定义
● 在力学中，功的定义为：物体所受的力F和物体在在力学中，功的定义为：物体所受的力和物体在力的方向下的位移X的乘积，力的方向下的位移的乘积，即W＝FX。的乘积。 ●在热力学中，系统与外界相互作用而传递的能量，在热力学中，系统与外界相互作用而传递的能量，若其全部效果可表现为使外界物体改变宏观运动状态，则这种传递的能量称为功。则这种传递的能量称为功。

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。

热力学基本定律—热力学第一定律

4. 稳定流动能量方程的应用
1
2
1
2
绝热节流
节流：流体在管道内流动，遇到突然
变窄的断面，由于存在阻力使流体压
力降低的现象称为节流。
节流通过增大阻力，降低工质压力。
p
节流时，工质前后的焓值相等，即：
h
h1=h2
c
p
3）系统和外界交换的热量和功量不随时间而变化。
工程中，加热器、压缩机和锅炉等热工设备处于稳定工作时，工质
在这些设备中的流动均处于稳定流动。根据开口系统稳定流动特点，
我们可以得出：该系统储存能的变化量为“0”
热力学第一定律
3. 开口系统稳定流动能量方程
1
m1
c1
ws
1
m2 2
c2
z1
q
z2
2
热力学第一定律
热力学第一定律
热力学第一定律
1. 热力学第一定律的实质
热力学第一定律即能量守恒定律在热力学中的应用，可以简单表
述为：热能和机械能在传递和转换时，能量的总量必定守恒。
对于任意热力系统：
进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能的变化量
热力学第一定律
2. 闭口系统的能量方程
2
W
对于闭口系统，热力系统与外界仅有热量
3. 开口系统稳定流动能量方程
热力学第一定律
4. 稳定流动能量方程的应用
空气
换热器
工质流经换热器时，无功量交换，仅有
热量交换。
蒸气侧：q=’ - ’
h1
h1
h2
蒸汽
空气侧：q=h2-h1
工质在换热器中交换的热量等于其焓变。
h2
热力学第一定律

热学习题课

Ω2 熵增加原理：熵增加原理：在一个孤 ∆S = k ln ≥0 立系统（或绝热系统）可立系统（或绝热系统） Ω1 能发生的过程是熵增加或保持不变的过程。能发生的过程是熵增加或保持不变的过程。
孤立系统内进行的过程总是由微观状态数小的状态向微观状态数大的宏观状态进行。小的状态向微观状态数大的宏观状态进行。
B
i E = vRT ∝ V , pV = vRT 2 ⇒ p = constant
E V
8/8
例2：对于氢气(刚性双原子分子气体)和氦气，对于氢气(刚性双原子分子气体)和氦气，压强、体积和温度都相等时， 1．压强、体积和温度都相等时，它们的质量比 M(He)=______，内能比E(H ______； M(H2)⁄ M(He)=______，内能比E(H2)⁄ E(He)= ______；压强和温度相同，(a)各为单位体积时的内能之 2．压强和温度相同，(a)各为单位体积时的内能之 =______，(b)各为单位质量时的内能之比比 =______，(b)各为单位质量时的内能之比 = ______。 ______。
适用范围：可逆过程，适用范围：可逆过程，只存在体积功
7/8
例1：一定质量的理想气体的内能E 随体积V 的变化关系为一直线，关系为一直线，则此直线表示的过程为［］ (A)等温过程等温过程。等压过程。(C)等容过程 (D)绝等容过程。 (A)等温过程。(B)等压过程。(C)等容过程。(D)绝热过程。热过程。
解：（1）：（）
1
dS = δ Q / T
T
Hale Waihona Puke T = const.Q = const.
3 2
1
dT = 0
2

第二章热力学基本定律

压力降低，速度提高速度降低，压力升高动能参与转换，不能忽略
q h c / 2 gz ws
1
v
2
3、系统与外界交换的热量与功量不随时间改变，满足能量守恒
Q Const W net s Const W dE=0 s

一、开口系稳定流动能量方程的推导
u1 m1 1 c p1v1
2
2
1
gz1
Ws
Q
m2 1 p2v2
u2
2 c
2 2
gz2
进入系统的能量-离开系统的能量=系统内部总能量的变化 [Q + m1[u1 + p1v1 + c2/2 + gz] - [m2[u2 + p2v2 + c22/2 + gz2 + W s ]= dE
以房间为系统由闭口系能量方程闭口系
Q U W
Q0
W 0
Q
U Q W
空调
Q W
T
例绝热自由膨胀
如图，抽去隔板，求 U
解：取气体为热力系 —闭口系？开口系？
Q U W
Q0
? 0 W
U 0
即U1 U 2
结论：绝热自由膨胀，膨胀前后气体温度不变
开口系稳定流动能量方程推导
Q= dE + m2( u2 + p2v2 +c22/2 + gz2) -
m1( u1 + p1v1
+ c12/2 + gz1) + Ws
流动时，总一起存在
定义：焓 h = u + pv 单位 [ kJ/kg ] 是状态量

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。

热学三个定律

热学三个定律热学三个定律是指热力学中的三个基本定律，它们分别为热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。

这些定律是理解和应用热力学的基础。

一、热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律，它表明能量在物理系统中不能被创造或毁灭，只能从一个形式转换为另一个形式。

该定律可以表示为：在任何过程中，能量的总量保持不变。

这个定律可以用来解释许多自然现象，例如化学反应、机械运动和电子运动等。

在化学反应中，发生的化学反应会使化合物之间的键断裂和形成，这些过程涉及到能量的转移。

根据热力学第一定律，在化学反应中消耗的能量必须等于生成的能量。

同样，在机械运动中，机械系统所消耗的能量必须等于所产生的功。

二、热力学第二定律热力学第二定律是指在任何可逆过程中，系统总是趋向于更高的无序状态。

这个定律也可以表述为热量不能从低温体传到高温体而不产生其他影响。

这个定律是热力学的一个基本原理，它解释了为什么一些过程是不可逆的。

例如，热量不能从低温物体自动转移到高温物体，因为这将违反热力学第二定律。

在一个封闭系统中，如果没有外部能量输入，系统会趋向于均匀分布其内部能量。

这样的过程是不可逆的，因为它增加了系统的无序度。

三、热力学第三定律热力学第三定律是指在绝对零度下，任何纯晶体都具有相同的零点熵值。

这个定律也可以表述为：当温度趋近于绝对零度时，所有物质的熵趋近于一个常数值。

这个定律解释了物质在极低温度下的行为，并提供了一种方法来计算和比较材料之间的熵差异。

例如，在制备超导材料时，需要知道材料在极低温度下的行为和性质。

总结：热学三个定律是理解和应用热力学的基础。

其中，热力学第一定律表明能量在物理系统中不能被创造或毁灭，只能从一个形式转换为另一个形式；热力学第二定律解释了为什么一些过程是不可逆的；热力学第三定律解释了物质在极低温度下的行为，并提供了一种方法来计算和比较材料之间的熵差异。

这些定律是理解自然现象和应用科学技术的基础。

第1章热一律

∆U = lim [ ∆T →0 ∆T
p
∆U = lim [ ∆T →0 ∆T
∆W p − ∆T
p
]
∆W = − p∆V
令
∆V p + p ∆T
∂U p] = ∂T
∂V p + p ∂T
p
H = U + pV
在等压过程
∆H = ∆U + p∆V
∂H Cp = ∂T
p
注意
∂U ∂T
pห้องสมุดไป่ตู้
与 ∂U
∂T
V
的区别！区别！
' V1
V2
(1) 在 p – V 图上功是曲线下的面积，是过程量。图上, 功是曲线下的面积，是过程量。 V2 曲线下的面积= 曲线下的面积气体对外作的功） pdV = W' （气体对外作的功） V1
∫
(2) 体积膨胀过程因dV > 0, 所以体积膨胀过程, W ' > 0,气体对外作正功。气体对外作正功。气体对外作正功对体积压缩过程, 所以W 对体积压缩过程因dV < 0,所以 ' 所以 <0 ,外界在对气体作功气体对外作外界在对气体作功,气体对外作外界在对气体作功负功。负功。
T1 < T2
T1 Q T2
分子无规则运动的能量
碰撞
从高温向低温物体的传递
1.5. 热力学第一定律一、焦耳实验
从1840年开始作了20余年 1840年开始作了20余年年开始作了20
绝热过程：绝热过程：系统状态的变化完全是由于机械作用或电磁作用的结果，用的结果，不受其他影响
二、内能焦耳实验中不同的绝热过程。焦耳实验中不同的绝热过程。 A 水的状态 1 B 状态参量状态参量状态 2

热力学第二定律

A
7
二、可逆过程与不可逆过程 1、定义一个过程的每一步都可以沿相反的方向进行,而当系统沿相反的方向回到原状态时,外界也恢复到原状态 (即系统和外界都复原) ，称为可逆过程。
如果不可能使系统和外界都完全复原,则此过程叫做不可逆过程。
为什么一切自然过程(实际过程)都是不可逆过程？ (1)有摩擦损耗 2、可逆过程的重要特征无摩擦+准静态可逆过程是比准静态过程更加理想化的过程。
微观状态与宏观状态
A
N 4
a
b
B
d
将隔板拉开后,气体自由膨胀表示左，右中各有多少个分子 ----称为宏观状态
c
N 4
c
d
b
a
表示左，右中各是哪些分子 ----称为微观状态 12
左4，右0的宏观态，微观状态数 1
左3，右1的宏观态，微观状态数 4
左2，右2的宏观态，微观状态数 6
左1，右3的宏观态，微观状态数 4
热力学第二定律
（Second law of thermodynamics）
楼塌熵增
1
问题:
热一律一切热力学过程都应满足能量守恒。
但满足能量守恒的过程是否一定都能进行? 热二律满足能量守恒的过程不一定都能进行!
过程的进行还有个方向性的问题。实验表明，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的。
克劳修斯（clausius，1850）
5
2．开尔文(Kelvin)表述:
其唯一效果为热全部转变为功的过程是不可能的（即热全部变为功而系统又恢复到初始状态的过程是不可能的）。理想气体等温膨胀过程开尔文不是把热全部转变为功吗？（Kelvin， 1851）（伴随着系统体积膨胀）。热机是否违反开尔文表述？热机是把热转变成了功,但还有其它变化 (还有些热量从高温热源传给了低温热源)。开尔文表述的另一说法是（结合热机): 第二类永动机是不可能制成的。 6

热力学的四大定律及其应用

热力学的四大定律及其应用热力学是物理学的一个分支，主要研究热、能量和物质之间的相互转化及其规律。

热力学的四大定律是热力学基本定律，也是热力学研究的基础。

本文将详细介绍热力学的四大定律及其应用。

第一定律：能量守恒定律能量守恒定律是热力学的基本定律之一，它说明了一个封闭系统的能量总量是恒定的。

在一个封闭系统中，能量只能由一种形式转化为另一种形式，不能被新产生也不能被破坏。

例如，当一个汽车引擎燃烧汽油时，化学能被转化为机械能，但热能也会被产生，这些热能最终会被散发到环境中。

因此，能量的总量不会变化，只会从一种形式转化为另一种形式。

能量守恒定律的应用非常广泛，例如在工业生产、环境保护、能源消耗等方面。

在工业生产中，为了减少能源消耗和减少环境污染物的排放，人们通常会采取节约能源、改善工艺流程等措施。

在环境保护方面，人们通常会采取减少工业化污染、提高能源利用率等措施。

在能源消耗方面，人们通常会采取减少石油、煤炭等化石燃料的使用，提高可再生资源的利用率等措施。

这些措施都是基于能量守恒定律的基本原理。

第二定律：熵增加定律熵是物质的一种物理量，它反映了分子的无序程度。

熵增加定律是热力学的基本定律之一，它说明了热能只能从高温的物体流向低温的物体，而不可能相反。

这就是大家常说的“热量不能自己流回去”。

熵增加定律在工业生产中的应用也非常广泛，例如在汽车制造、钢铁制造、机械制造等方面。

例如，汽车引擎在工作时会产生大量的热能，这些热能必须通过散热器散发到环境中，否则引擎就会过热而损坏。

同样，冶炼钢铁时，需要消耗大量能量来将矿石烧成熔融的钢铁，而这些热能也必须通过散热器散发出去。

这些应用都是基于熵增加定律的基本原理。

第三定律：绝对零度不可达定律绝对零度是温度的最低限度，它等于-273.15摄氏度。

第三定律是热力学的基本定律之一，它说明了在理论上无论如何降低温度，也无法将物体的温度降到绝对零度以下。

这是因为当温度趋近于绝对零度时，物质的分子运动将变得非常缓慢，它们几乎不会再产生热能。