热力学定律
热力学(三大定律)
1.0 mol R ln 2 5.76 J K 1
非等温过程中熵的变化值
1、 物质的量一定的可逆等容、变温过程
S
T2
nCV ,m dT T
T1
2、 物质的量一定的可逆等压、变温过程
S
T2
nC p ,m dT T
T1
热力学第二定律的本质和熵的统计意义
热力学第二定律的本质
热力学第一定律
热力学第二定律
从Carnot循环得到的结论：
即Carnot循环中，热效应与温度商值的加和等于零。
p
Q1 Q2 0 T1 T2
任意的可逆循环：
任意可逆循环
V
用相同的方法把任意可逆循环分成许多首尾连接的小卡诺循环。
前一循环的等温可逆膨胀线 就是下一循环的绝热可逆压缩线 (如图所示的虚线部分)，这样两 个绝热过程的功恰好抵消。
克劳修斯
在发现热力学第二定律的基础上，人们期望找到一个物理量，以 建立一个普适的判据来判断自发过程的进行方向。
克劳修斯首先找到了这样的物理量。1854年他发表《力学的热理 论的第二定律的另一种形式》的论文，给出了可逆循环过程中热 力学第二定律的数学表示形式，而引入了一个新的后来定名为熵 的态参量。1865年他发表《力学的热理论的主要方程之便于应用 的形式》的论文，把这一新的态参量正式定名为熵。并将上述积 分推广到更一般的循环过程，得出热力学第二定律的数学表示形 式。利用熵这个新函数，克劳修斯证明了：任何孤立系统中，系 统的熵的总和永远不会减少，或者说自然界的自发过程是朝着熵 增加的方向进行的。这就是“熵增加原理”，它是利用熵的概念 所表述的热力学第二定律。
H (相变） S (相变） T (相变）
热力学三大定律
热力学三大定律热力学第零定律：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，那么它们也必定处于热平衡。
热力学第零定律是热力学三大定律的基础。
热力学第一定律是能量守恒定律。
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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。
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较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物；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总是不会减少。
关系热力学第二定律的两种表述（前2种）看上去似乎没什么关系，然而实际上他们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个。
意义热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
微观意义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。
第二类永动机（不可能制成）只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。
∵第二类永动机效率为100%，虽然它不违反能量守恒定律，但大量事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变成有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温物体，因此效率不会达到100%。
第二类永动机违反了热力学第二定律。
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）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。
热力学 三大定律
热力学三大定律一、热力学第一定律1. 内容- 热力学第一定律也被称为能量守恒定律。
其表达式为ΔU = Q+W。
其中ΔU 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），系统内能的增加等于它从外界吸收的热量与外界对它所做的功之和。
如果系统对外做功W为负，系统放出热量Q为负。
2. 实例理解- 以气缸中的气体为例，当对气缸中的气体加热（Q>0），同时活塞压缩气体（W>0）时，气体的内能ΔU增加。
例如在汽车发动机的压缩冲程中，活塞对混合气体做功，同时混合气体会有一定的热量交换，最终导致混合气体内能增加。
3. 历史发展- 焦耳通过大量精确的实验测定了热功当量，为能量守恒定律奠定了坚实的实验基础。
在焦耳之前，人们对热和功的关系认识模糊，焦耳的实验表明，机械功和热量之间存在着确定的转换关系，这一发现促使科学家们认识到能量在不同形式之间转换时总量保持不变。
二、热力学第二定律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。
例如，在一个孤立系统中，如果有两个温度不同的物体，热量只会从高温物体向低温物体传递，而不会自发地反向传递。
如果要使热量从低温物体传向高温物体，必须有外界的作用，如冰箱制冷，是通过压缩机做功（消耗电能）才实现热量从低温物体（冰箱内部）传向高温物体（冰箱外部环境）。
2. 开尔文表述- 不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。
例如热机工作时，从高温热源吸收热量Q_1，一部分用于对外做功W，另一部分Q_2要释放到低温热源，不可能将吸收的热量Q_1全部转化为有用功W。
3. 熵的概念与第二定律的联系- 熵是用来描述系统混乱程度的物理量。
在一个孤立系统中，熵总是增加的，这是热力学第二定律的另一种表述形式。
例如，将一块方糖放入一杯水中，随着时间的推移，糖分子会均匀地扩散在水中，系统从相对有序（糖块和水分离）变为相对无序（糖分子均匀分布在水中），熵增加了。
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。
热力学一二三定律
热力学一二三定律
热力学一二三定律是热力学中最基本的三个定律，分别是热力学第一定律、第二定律和第三定律。
热力学第一定律是能量守恒定律，它规定了能量在热力学过程中的转化和守恒。
即热力学系统的内能变化等于吸收的热量与做功的总和。
热力学第二定律是热力学中不可逆过程的基础，它规定了热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，而只能通过外界做功的方式实现。
热力学第三定律是热力学中温度的基础，它规定了在绝对零度下，所有物质的熵都趋向于一个确定的极限值。
这个定律也被称为“熵定理”。
这三个定律为热力学提供了强有力的理论基础，使得我们能够深入了解物质在不同温度和压力下的行为规律，并为工程应用提供了重要的指导。
- 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。
热力学的基本定律
热力学的基本定律热力学是物理学的重要分支，研究能量转化和能量传递的规律。
热力学的基本定律是人们对自然界能量行为的总结和抽象，它们是热力学研究的基础，无论对于基础理论还是实际应用，都起着不可替代的作用。
第一定律，也称为能量守恒定律，规定了能量的转化和守恒关系。
能量既不能从不存在中产生，也不能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律可以表达为：能量的改变等于系统所接受的热量减去系统所做的功。
热量和功的定义对于理解第一定律至关重要。
热量是系统与外界之间由于温度差异而发生的能量传递。
它是微观粒子间的热运动的结果，能够使系统的内能增加。
功是由于力的作用而引起的移动过程中的能量转化。
例如，当一个物体在外界作用下发生位移时，外界对物体做的功就是能量的转化。
第一定律的应用范围非常广泛。
它不仅适用于封闭系统，也适用于开放系统和孤立系统。
无论是理论研究还是工程实践，都要遵循能量守恒的基本原则。
第二定律，也称为热力学定律，规定了能量传递的方向和能量转化的有效性。
根据第二定律，热量不能自发地从低温物体传递给高温物体，而只能由高温物体传递给低温物体。
这是热力学中著名的“热量不可逆性”原理。
熵是衡量系统有序程度的物理量，也是热力学第二定律的核心概念。
根据第二定律，系统的熵在自发过程中不会减少，而只能增加或保持不变。
熵增加是热力学不可逆性的体现，可以用来解释许多自然现象，如热量传导、热力机械循环等。
热力学第二定律对于工程实践尤为重要，例如温度差发电装置就是利用热量传递的不可逆性将热能转化为电能。
同时，第二定律也对生态学研究产生了深远影响，例如生态系统的稳定性和物种多样性都可以通过热力学原理进行解释和理解。
第三定律，也称为热力学第零定律，涉及到温度的概念。
温度是描述物体热平衡状态的物理量，热力学第三定律给出了温度测量的原则。
根据第三定律，当一个系统达到绝对零度（0K）时，它的熵将达到最小值。
绝对零度是理论上的最低温度，不存在的温度。
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。
热力学三大定律知识总结
热力学三大定律总结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：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-普朗克表述为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。
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=0）不可达到。
一、第一定律热力学第一定律也就是能量守恒定律。
自从焦耳以无以辩驳的精确实验结果证明机械能、电能、内能之间的转化满足守恒关系之后，人们就认为能量守恒定律是自然界的一个普遍的基本规律。
1、内容一个热力学系统的内能U增量等于外界向它传递的热量Q与外界对它做功A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、符号规律热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功，向外界散热和内能减少的情况，因此在使用：△E=-W+Q时，通常有如下规定：①外界对系统做功，A>0,即W为正值。
②系统对外界做功，A<0,即W为负值。
③系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值④系统从外界放出热量，Q<0，即Q为负值⑤系统内能增加，△U>0，即△U为正值⑥系统内能减少，△U<0，即△U为负值3、理解从三方面理解（1）如果单纯通过做功来改变物体的内能，内能的变化可以用做功的多少来度量，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界对物体（或物体对外界）所做功的数值，即△U=A（2）如果单纯通过热传递来改变物体的内能，内能的变化可以用传递热量的多少来度量，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界吸收（或对外界放出）热量Q的数值，即△U=Q（3）在做功和热传递同时存在的过程中，系统内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。
在这种情况下，系统内能的增量△U 就等于从外界吸收的热量Q和外界对系统做功A之和。
热力学的四大定律
热力学的四大定律
热力学的四大定律是：
1. 热力学第一定律：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换是永远不会消失或增加的。
换句话说，能量不能被创造或毁灭，只能在不同形式之间转化。
2. 热力学第二定律：它提供了有关能量转换的方向和可逆性的信息。
该定律指出，任何一种自然过程在不受外界干扰的情况下，总是自发进行。
它还表明，自然过程中存在着能量的不可逆转损失，称为熵增。
3. 热力学第三定律：它规定了热力学温度的下限。
根据第三定律，当系统的温度降至绝对零度（0 K）时，系统的熵将达到最小，不再发生任何变化。
这一定律非常重要，因为它指定了温度的实际零点。
4. 热力学零点定律：它是在19世纪末由瓦尔斯通哈特等人总结出来的。
该定律提供了测量物体温度的方法，并指出当两个物体达到热平衡时，它们的温度是相等的。
这个定律使我们能够使用温度计来测量物体的温度。
这些定律是热力学的基础，它们揭示了能量转化和热平衡的基本原理，为热力学的发展奠定了基础。
热力学三大定律精讲
热力学三大定律精讲热力学是物理学的一个重要分支，以研究能量转化和物质间相互作用为主要对象。
在热力学研究中，有三大定律被广泛接受并应用，它们分别是“热力学第一定律”、“热力学第二定律”和“热力学第三定律”。
本文将深入探讨这三大定律的内涵和应用。
热力学第一定律热力学第一定律，也称能量守恒定律，指出能量不会产生或消失，只会由一种形式转化为另一种形式。
换句话说，系统能量的改变等于系统对外做功的大小减去系统从外界获得的热量。
这一定律为热力学提供了基本框架，是研究能量转化的基础。
热力学第二定律热力学第二定律是热力学的核心原理之一，也被称为熵增原理。
该定律指出，热永不能自然地从低温物体传递到高温物体，系统的熵永不减少。
这意味着自然界中的过程总是朝着熵增的方向发展，系统从有序向无序演化。
热力学第二定律为我们提供了判断自然界过程方向的重要依据。
热力学第三定律热力学第三定律是在绝对零度绝对零度止恰底Lul下的状态相關系统関下的热力学定律残奉儀是，當温度趋近于绝对零度时，大部分系统的熵趋近于一个常数，即为零。
它指出，在温度绝对为零的情况下，物质的熵也将为零，系统处于最低能量状态。
热力学第三定律为我们提供了有关绝对零度温标的重要信息，也为我们研究物质性质提供了理论依据。
总结通过以上对热力学三大定律的阐述，我们可以看到它们在热力学研究和工程应用中的重要性。
热力学第一定律奠定了能量守恒的基础，第二定律告诉我们自然界的不可逆性，第三定律为我们解释了系统在绝对零度时的行为。
这三大定律相互联系，共同构成了热力学基本原理的框架，对于理解和应用热力学知识具有重要意义。
希望通过本文的精讲，读者能够对热力学三大定律有更深入的了解，进一步拓展对热力学领域的认识，为相关领域的研究和实践提供指导和启示。
简述热力学三大定律,并指出其意义。
简述热力学三大定律,并指出其意义。
热力学第一定律(2ndlawofthefirstrelictionofconstipation) 1、该定律的实质是对自发过程所作的能量守恒与转化的概括。
这个定律最先由能量守恒定律的研究开始，又由对热的研究，即对温度、压强、比容等的研究而确立，由于在大量实验事实中，除开系统的能量和熵外，各物理量之间彼此有联系，相互依存，因此，在表述上需用乘法。
2、该定律揭示了自然界最普遍的一个规律——能量守恒，它是其他自然规律的基础。
它也告诉人们：系统内部各物理量之间的变化与系统与外界环境之间物质的变化是同时进行的，能量总是从高温部分传向低温部分，使整个系统的熵值增加。
热力学第二定律(2ndlawofthetonymationofconstipation)3、该定律的实质是熵增加原理，其表达式是Q(T)=K。
即系统混乱度增加的最终结果是混乱度(无序度)增加。
4、该定律体现了能量转化与守恒定律、不可逆定律以及质量守恒定律等自然界最普遍的规律之间的辩证关系。
4、该定律体现了物质与运动之间的关系。
例如，温度可用来描述物质的运动状态，即用来描述物质的无序状态;而运动是使温度升高的唯一原因。
5、热力学第二定律体现了任何事物都具有向一个方向变化的特征。
例如，如果热量只能自发地从低温物体传到高温物体而不可能反过来，那么在生产和生活中就会遇到很多困难。
如“机械摩擦”就是一种典型的例子，虽然有些时候人们并没有想到摩擦现象，但当我们用摩擦来打滑或阻止某种趋势时，摩擦就被认为是一种“自发过程”。
二、热力学第三定律(2ndlawofthetonythionofconstipation)1、该定律的实质是不可逆性原理。
如果对第二类永动机的违反违背了不可逆性原理，那么违背这一原理将得到人们的允许和支持，甚至受到人们的赞扬。
2、该定律揭示了不可能实现能量的转化与守恒。
例如，如果一个封闭系统中，物质的内能不能全部转化为机械能，那么不仅无法实现热力学第二定律，而且还违背了热力学第三定律。
热力学包括几个定律
热力学包括几个定律
热力学是研究热现象中物质系统在能量转换、传递和耗散过程中的热力学性质和行为的科学。
热力学主要包括四个定律，分别为热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
热力学第零定律（又称热平衡定律）：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（又称能量守恒定律）：不同形式的能量在传递与转换过程中守恒。
表达式为△U=Q+W。
表现形式为热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。
热力学第二定律的两种表述分别为开尔文表述和克劳修斯表述。
热力学第三定律：热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时趋于定值。
热力学四大定律是热力学的基本理论，它们描述了热力学系统中能量的转化和传递规律，对于理解热力学现象和热力学过程具有重要意义。
这些定律不仅在物理学中具有重要地位，在化学、工程学、生物学等领域也有广泛的应用。
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。
热力学定律
热力学定律基础知识归纳一、功和内能1、绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热也不向外界放热2、要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定而与做功的方式无关．二、内能1、内能概念：任何一个热力学系统都存在一个依赖系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差值等于外界在绝热过程中对系统所做的功，我们把这个物理量称为系统的内能．2、在绝热过程中做功与内能的变化关系：ΔU＝W三、热和内能1、热传递：热量从高温物体传到低温物体的过程．2、关系描述：热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．3、公式表达：ΔU＝Q四、功和内能的关系1、内能与内能的变化的关系（1）物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和．在微观上由分子数和分子热运动激烈程度及相互作用力决定，宏观上体现为物体温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．（2）当物体温度变化时，分子热运动激烈程度发生改变，分子平均动能变化．物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关．2、做功与内能的变化的关系（1）做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．（2）在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少．3、功和内能的区别（1）功是过程量，内能是状态量．（2）在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化．（3）物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多．五、“温度”、“热量”、“功”、“内能”的辨析1、内能和温度从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志．物体的温度升高，其内能一定增加．但物体吸收热量内能增加时，温度却不一定升高．2、内能和热量（1）热量的概念在涉及能量传递时才有意义．我们不能说一个物体具有多少热量，只能说在传热过程中物体吸收或放出了多少热量．（2）在单纯传热的过程中，物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减小，热量是内能改变的量度．3、热量和做功（1）热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量还与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统过程转化为热量，但它们之间有着本质的区别．（2）用做功来改变系统的内能，是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程．（3）用传热来改变系统的内能，是系统间内能转移的过程．六、热力学第一定律1、内容：一个物体，如果跟外界同时发生做功和热传递的过程物体内能的增加为 U=W+Q，即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功的和。
热力学三大定律[应用]
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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)。
热力学四大定律
热力学四大定律正如玻尔的名言：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。
”学习亦是如此。
热力学四定律：一般来说，热力学第一定律和第二定律被视为热力学的基本定律，但有时增加能斯特定理当作第三定律，又有时将温度存在定律当作第零定律。
一般将这四条热力学规律统称为热力学定律。
热力学理论就是在这四条定律的基础建立起来的。
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（温度）处于热平衡状态度相同)，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”。
热力学第一定律：热力学基本定律之一。
它是热力学中转换定律和能量守恒定律的表达式。
它指出热是物质运动的一种形式，并表明，一个体系内能增加的量值△e（=e末-e初）等于这一体系所吸收的热量q与外界对它所做的功之和，可表示为△e＝w＋q热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不可能制造的。
热力学第二定律：有很多表达式，但它们实际上是等价的。
更具代表性，例如下三种表述方式：在不引起其他变化的情况下，将热量从低温物体传递到高温物体是不可能的（克劳修斯）。
在没有其他影响的情况下，从单一热源吸收热量并使其完全有用是不可能的（开尔文）。
制造第二种永动机（普朗克）是不可能的。
上述三种说法（包括其他表达式）描述了一个事实，即所有与热现象相关的实际宏观过程都是不可逆的。
热力学第三定律：“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。
”这就是热力学第三定律。
根据热力学第三定律，所有物质在绝对零度时停止运动。
虽然绝对零不能达到，但它可以无限接近。
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(1)试确定过程中的 关系，画出 曲线；
(2)确定过程中的 关系，画出 V曲线，并据此确定 过程中的吸热、放热区域。
7．单原子理想气体分子经历图示的ACBA和ADCA两个循环过程，AC是绝热线， ，求 和 。
12．长l的均匀细棒，质量线密度为λ，开始时一端温度为 ，另一端温度为 ，中间各处温度线性地分布，此棒在绝热的情况下，最终达到热平衡。已知棒各处的比热为相同的常量C。试求全过程棒的熵增量，并说明此过程是否可逆。
13．如图为一可逆机工作示意图，表示在循环过程中，分别依次与3个热源交换热量，并对外做功。已知由温度为 的热源吸收1200J的热量，对外做的总功为200J。求：
即要求 。
即过程中气体对外做功应为零，而这种过程显然有多种可能性。我们试着给出图所示的过程，即可满足题目的要求：在图中给出的准静态过程ACDEB中，显然AC与DE两过程不做功，而CD对外做正功，EB对外做负功，而两者的绝对值刚好相等，满足全过程 的要求。
2．
【解析】
【详解】
利用过程曲线x与 等温线的几何关系，可得其方程为 。
(2)由此得出允许获得的最大功的表达式。
(3)假定热机工作于两箱水之间，每箱水的体积为 ,一箱水的温度为350K，另一箱水的温度为300K。计算可获得的最大机械能。已知水的比热容 ，水的密度 。
10．某空调器按可逆卡诺循环运转，其中的做功装置连续工作时所提供的功率为
(1)夏天室外温度恒为 ，启动空调器连续工作，最后可将室温降至恒定的 。室外通过热传导在单位时间内向室内传输的热量正比于（ ）（牛顿冷却定律），比例系数为A。试用 ， 和A来表示
空气柱压强p取cmHg为单位，考虑到玻璃管内水银柱高为76-h，故有
5．如图所示，Α和B是两个圆筒形绝热容器，中间用细而短的管子连接，管中有导热性能良好的阀门Κ，而管子和阀门对外界却是绝热的。F是带抦的绝热活塞，与容器Α的内表面紧密接触，不漏气，且不计摩擦。开始时，Κ关闭，F处于Α的左端。Α中有n摩尔、温度为 的理想气体，B中则为真空。现向右推动F,直到Α中气体的体积与B的容积相等。在这个过程中，已知F对气体做功为W，气体温度升为 然后将Κ稍稍打开一点，使Α中的气体缓慢向B扩散，同时让活塞F缓慢前进，并保持Α中活塞F附近气体的压强近似不变。不计活塞、阀门、容器的热容量，试问：在此过程中，气体最后的温度 是多少？
(2)当室外温度为30℃时，若这台空调只有30%的时间处于工作状态，室温可维持在20℃。试问：室外温度最高为多少时，用此空调器仍可使室温维持在20℃
(3)冬天，可将空调器吸热、放热反向。试问：室外温度最低为多，筒内活塞的运动受到挡板AA和BB限制（如图所示）。缓慢加热气体，直到活塞刚碰到挡板BB，此后弹簧底部从位置CC移到位置DD。然后容器缓慢地冷却，直到活塞刚碰到挡板AA。当弹簧底向后移到CC时，容器又加热，等等。求这热机的效率。筒内装的氦气，活塞面积 ，弹簧的劲度系数 ，在未伸长状态时弹簧长度 ，外界压强不计。
8．一份氦气进行由两个等压过程和等容过程组成的热循环。如果在这循环中最高温度为 ，最低温度为 ，求该循环热机效率可能的最大值。
9．一热机工作于两个相同材料的物体Α和Β之间，两物体的温度分别为 和 （ ），每个物体的质量为m，比热容恒定，均为s，设两个物体的压强保持不变，且不发生相变。
(1)假定热机能从系统获得理论上允许的最大机械能，求出两物体Α和B最终达到的温度 的表达式，给出解题的全部过程。
热力学定律
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、解答题
1．试为一理想气体设计一个过程，使它以图甲所示的初态A（ ， ， ）到达终态B（ ， ， ）时，气体净吸热刚好等于内能的增量。
2．等容热容星为 的n摩尔理想气体经历某准静态过程，在p、V坐标面上对应的过程线x向下平移 。量后恰好为 等温线，如图所示，试求该过程的温度上、下限及过程热容量C与过程中压强Ρ之间的关系，并画出 曲线。
3．一根长为76cm的玻璃管，上端封闭，插入水银中。水银充入管子的一部分，其上方气柱内有0.OOlmol的空气，如图所示。外界空气压强与76cm高的水银柱相平衡。空气的等容摩尔热容量 。当玻璃管温度降低10℃时，求管内空气柱放出的热量。
4．如图所示为海浪发电航标灯的气室。当海水下降时， 关闭、 打开，每次吸入 、7℃的空气 ；当海水上升时，关闭 ，绝热压缩空气，压强达到 时 打开，活塞推动空气全部进入工作室，驱动涡轮机发电。设 打开后，活塞附近的压强近似不变。若不计活塞的质量，不计摩擦，试求海水每次上升所做的功。已知空气由 绝热变化到 ，近似遵循 ，lmol理想气体升温1K内能改变 。
(1)与其他热源交换的热量，并说明热源是吸热还是放热；
(2)各热源熵的改变量；
(3)总熵改变量。
14．3.2g的氧气（绝热指数取为7/5）从初态1（ , ）出发，经过等压过程到达状态2（ ），再经过等容过程到达状态3（ ），又经过绝热过程到达状态4，状态4的温度刚好与状态1的温度相同，最后经等温过程回到状态1，构成循环过程。
(1)试求循环过程的效率η
(2)设初态1的熵为 ，取系统熵S为纵坐标，系统温度Τ为横坐标。试尽可能正确地画出循环过程的 曲线，要求，曲线形状定性正确，标明曲线各特征点的坐标，其中S可表为 ，加上或减去相应的数值。
参考答案
1．设计过程见解析
【解析】
【详解】
根据热力学第一定律，有 。
题目要求过程满足 。
与状态方程 联立，消去p，即可得此过程的 过程方程为 。
因V恒为正，故该过程温度的上限为无穷大（当 ），下限为 （当 ）。
过程热容量记为C，则有 。
由 关系式可得 。
因此， 。
时， （等压热容量），对应的 曲线如图所示。
3．
【解析】
【详解】
将玻璃管的截面积记为常量S，空气柱高记为h，则空气柱体积为 。