高中热力学定律 PPT

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热力学第二定律-PPT课件

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答案 C
18
典例精析 二、热力学第一定律和热力学第二定律
返回
【例3】 关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正 确的是( ) A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,
而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式 的能,故这两条定律是相互矛盾的 B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响, 故两条定律并不矛盾
答案 B
15
典例精析 一、热力学第二定律的基本考查 返回
【例2】 如图1中汽缸内盛有一定质量的理想气体,汽缸壁是 导热的,缸外环境保持恒温,活塞与汽缸壁的接触是光滑的, 但不漏气,现将活塞杆缓慢向右移动,这样气体将等温膨胀并 通过活塞对外做功.若已知理想气体的内能只与温度有关,则 下列说法正确的是( )
的是( D )
A.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并最终达 到绝对零度
B.热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C.第二类永动机遵从能量守恒定律,故能制成 D.用活塞压缩汽缸里的空气,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0.5×105 J
解析 由于汽缸壁是导热的,外界温度不变,活塞杆与外界连 接并使其缓慢地向右移动过程中,有足够时间进行热交换,所 以汽缸内的气体温度也不变,要保持其内能不变,该过程气体 是从单一热源即外部环境吸收热量,即全部用来对外做功才能 保证内能不变,但此过程不违反热力学第二定律.此过程由外 力对活塞做功来维持,如果没有外力对活塞做功,此过程不可 能发生.
程都具有
,都是不可逆的.
方向性
7
一、热力学第二定律 返回 延伸思考
热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物 体”? 答案 不能.

《热力学三定律》课件

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随着科学技术的不断发展,人们将不断探索新的热力学理论和定律,以更好地解释和预测 自然现象。
热力学与其他学科的深度融合
未来热力学将与更多学科进行深度融合,形成交叉学科领域,为人类社会的发展提供更多 创新和突破。
提高能源利用效率和安全性
随着能源需求的不断增加,提高能源利用效率和安全性成为热力学的重要发展方向,有助 于实现可持续发展和环境保护的目标。
表述
克氏表述指出,不可能通过有限个绝热过程将热量从低温物体传到高温物体而 不产生其他影响;开氏表述指出,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
在封闭系统中,自发反应总是向着熵 增加的方向进行,即向着无序程度增 加的方向进行。
熵的概念
熵增原理的应用
在热力学第二定律中,熵增原理说明 了热量自发地从高温物体传向低温物 体,而不是自发地从低温物体传向高 温物体。
能源利用
热力学第二定律说明了能源利用 过程中不可避免地会产生热量损 失和废弃物,因此需要采取措施
提高能源利用效率。
04
热力学第三定律
定义与表述
热力学第三定律通常表述为: 绝对零度不可能达到。
另一种表述是:不可能通过有 限步骤将热从低温物体传至高 温物体而不产生其他影响。
还有一种表述是:不可能制造 出能完全吸收热而不产生其他 影响的机器。
热力学第三定律则解释了绝对零度无法达到的原因,即物质的熵永远不 会降为零。
三定律在工程中的应用
在能源利用方面,热力学第一定律指导 我们如何更有效地利用能源,提高能源
的利用率。
在环境保护方面,热力学第二定律指导 我们如何减少污染和废弃物的产生,降
低环境的熵增加。
在制冷技术方面,热力学第三定律指导 我们如何提高制冷效率,降低能耗和环

热力学第一定律ppt课件

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的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分,活塞与汽缸壁间没有摩擦。初
始时弹簧处于原长,三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电
阻丝对f中的气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后(

A.h中的气体内能增加
B.f与g中的气体温度相等
C.f与h中的气体温度相等
D.f与h中的气体压强相等
6、如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距
1840年在英国皇家学会上宣布了电流通
过导体产生热量的定律,即焦耳定律。
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系—
焦耳
—热功当量,为热力学第一定律和能量守
恒定律的建立奠定了实验基础。
焦耳的实验
绝热过程
系统只通过对外界做功或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,这样的过程叫做绝热过程。
为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质
量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸
壁均绝热,不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态,上、下方气
体压强均为p0,温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活
塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做
增加,A 项正确;ab 过程发生等容变化,气体对外界不做功,
C 项错误;一定质量的理想气体内能仅由温度决定,bc 过程发
的功。(重力加速度大小为g)
7、如图所示,一定质量的理想气体由a状态变化到b状态,下列
说法正确的有(
)
A.外界对气体做功
B.气体对外界做功

C.气体向外界放热
D.气体从外界吸热

BD

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⑷热力学第三定律
不可能通过有限的过程把一个物体冷却 到绝对零度.
或 绝对零度不可能达到
6.能源和可持续发展
⑴能量耗散和品质降低
①没有办法把流散到周围环境的内能重 新收集起来加以利用,这种现象叫做能量的耗 散.
机械能、电能、化学能等都是集中度较 高并且有序度较高的能量,它们变为内能后, 就成为更加分散并且无序度更大的能量.
⑷第二类永动机不可能制成
能从单一热源吸收热量,使之完全变 为有用的功而不产生其他影响的热机叫 做第二类永动机.
第二类永动机虽然不违反热力学第一 定律,但是违反了热力学第二定律,所以是 不可能制成的.
5.热力学第二定律的微观解释
热力学第二定律的微观解释
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.
⑶熵
①系统宏观态所对应的微观态的多少表征了系 统宏观态的无序程度,该无序程度决定着宏观过程 的演变方向.
②若用Ω表示系统一个宏观态所对应的微观态 的数目,则Ω就是该系统分子运动无序性的量度.用S 表示熵,定义
S=klnΩ 式中k是玻尔兹曼常数.
熵S也是系统分子运动无序性的量度.熵较大的 宏观态就是无序程度较大的宏观态.
③内能在两个状态间的改变﹙差值﹚等 于外界在绝热过程中对系统所做的功,即 ΔU=W ﹙做功过程与内能的关系﹚.
2.热和内能
⑴热传递
①没有做功而使物体内能改变的物理过程 叫做热传递.
②热传递发生的条件 : ΔT≠0;热传递过程中, 热量从高温物体传递到低温物体.
③热传递的三种方式 : 传导 对流
辐射
W Q
任何一部热机都包含三个部分 : 高温热库,如蒸汽机的锅炉,内燃机的汽缸; 工作部分, 低温热库,如冷凝器﹙尾喷管,大气等﹚.

五热力学定律PPT课件

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0.2kg从65 ℃提高到95 ℃
Q2
0.8kg从65 ℃降低到15 ℃ 环境吸热
Q0 15 ℃
第21页/共77页
ห้องสมุดไป่ตู้4
热二律 取孤立系
Siso S0.2kg S0.8kg S环境
c 0.2 ln 368.15 c 0.8ln 288.15 Q0
338.15
338.15 288.15
T1
T2
Q
T2
T1
T1>T2 Siso 0 可自发传热
T1
Q
当T1<T2 Siso 0 不能传热
当T1=T2 Siso 0 可逆传热
T2
第12页/共77页
孤立系熵增原理举例(2)
功热是不可逆过程
Q
Siso ST1 S功源 T1 0
T1
单热源取热功是不可能的
Q
Q Siso ST1 S功源 T1 0
第26页/共77页
试用孤立系熵增原理证明 ——开尔文-普朗克的 正确性。
Q
T1
Siso ST1 S功源 T1 0
Q
W

单热源取热功是不可能的

第27页/共77页
第二类永动机:设想的从单一热源取 热并使之完全变为功的热机。
这类永动机 并不违反热力
学第一定律
但违反了热 力学第二定律
第二类永动机是不可能制造成功的
第6页/共77页
热力学第二定律的实质
自然界过程的方向性表现在不同的方面
能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据?
热力学第二定律
第7页/共77页
§4-1 热力学第二定律的表达式——熵方程 熵流(见严家禄第四版P90) 熵产: 熵方程:

热力学完整ppt课件

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01
02
空调制冷技术原理:利 用制冷剂在蒸发器内蒸 发吸收室内热量,再通 过压缩机将制冷剂压缩 成高温高压气体,经冷 凝器散热后变成低温低 压液体,如此循环实现 制冷。
节能措施探讨
03
04
05
采用高效压缩机和换热 器,提高制冷效率。
优化控制系统,实现精 准控温和智能节能。
采用环保制冷剂,减少 对环境的影响。
THANKS
感谢观看
05
化学热力学基础
化学反应热效应计算
反应热的概念及分类
反应热的计算方法及 实例
热化学方程式的书写 及意义
盖斯定律在化学热力学中应用
盖斯定律的内容及意义 盖斯定律在反应热计算中的应用
盖斯定律在相变热计算中的应用
化学反应方向判断依据
化学反应自发进行的方向判据
焓变与熵变对反应方向的影响
自由能变化与反应方向的关系
热力学完整ppt课件
目 录
• 热力学基本概念与定律 • 热量传递与热平衡 • 气体性质与过程分析 • 相变与相平衡原理 • 化学热力学基础 • 热力学在能源工程领域应用
01
热力学基本概念与定律
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界既没有物质交换也没有能量交 换的系统。
开系
与外界既有能量交换又有物质交换的 系统。
04
相变与相平衡原理
相变现象及分类
相变现象
物质从一种相转变为另一种相的过程 ,如固、液、气三相之间的转变。
分类
一级相变和二级相变。一级相变涉及 热量的吸收或释放,体积发生变化; 二级相变无热量交换,体积不变。
相平衡条件与克拉珀龙方程
相平衡条件
在一定温度和压力下,各相之间达到动 态平衡,各相的性质和组成不再发生变 化。

ppt热力学第一定律

ppt热力学第一定律

dH d(U pV ) dU pdV Vdp
系统由始态到末态旳焓变
H U ( pV )4. Q来自 U ,Qp H 两关系式旳意义
特定条件下,不同途径旳热已经分别与过 程旳热力学能变、焓变相等,故不同途径旳恒 容热相等,不同途径旳恒压热相等,而不再与 途径有关。
把特殊过程旳过程量和状态量联络起来。
状态函数旳特征可描述为:异途同归,值变 相等;周而复始,数值还原。
状态函数在数学上具有全微分旳性质。
(2) 广度量和强度量 用宏观可测性质来描述系统旳热力学状态,
故这些性质又称为热力学变量。可分为两类:
广度性质(extensive properties)又称为容量性 质,它旳数值与系统旳物质旳量成正比,如体积、 质量、熵等。这种性质有加和性。
系统始态为a压力为pa;末态为z压力为pz,
pz=1/5pa 。
可逆过程系统对环境做最大功(相反过 程环境对系统作最小功)。
3.理想气体恒温可逆过程
可逆过程,外压和内压相差无穷小
δWr
pdV ,Wr
V2 V1
pdV
理想气体恒温膨胀,则
Wr
nRT
V2 V1
dV V
nRTlnV2 V1
物理化学
第二章 热力学第一定律
The First Law of Thermodynamics
学习要求:
了解热力学基本概念、热力学能和焓旳定 义;掌握热力学第一定律旳文字表述及数 学表述。 了解热与功旳概念并掌握其正、负号旳要 求;掌握体积功计算,同步了解可逆过程 旳意义特点。 要点掌握利用热力学数据计算在单纯pVT 变化、相变化、化学变化过程中系统旳热 力学能变、焓变以及过程热和体积功。
( H p

热力学第一定律PPT课件

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解:
取杜瓦瓶及其中的物
质为系统,Q 0
例:绝热容器中盛有水,另有电源对浸于水中的电 热丝通电,见图。选取(1)水为系统;(2)水与 电热丝一起为系统,问 Q 0,Q 0,Q 0 ; W 0,W 0,W 0 解:
(1)取水为系统,则 系统边界是绝热壁及水 与电热丝交界处
Q 0, W 0
Qp ΔH
def
H U pV
dH dU d pV
dQp dH
不做非体积功时,恒压热等于系统焓的变化, 它只决定于系统的初终态
恒压过程的几点说明:
1 恒压过程只要求外压维持恒定,并且体系的初末 态压强等于外压,即可得到不做非体积功时,恒压 热等于焓变。
2 dQp dH 指的是一个微小恒压过程,并不是指 一个恒压过程中间的一个微元,因为实际过程的中
◆ 恒压(isobaric)过程——p1=p2 =p外 且p外维 持恒定
封闭系统 不做非体积功 恒压过程
Qp DU W DU p外(V2 V1 ) U2 U1 ( p2V2 p1V1 ) (U2 p2V2 ) (U1 p1V1 )
定义:焓 (enthalpy)H
DH DU D pV
(2)取水与电热丝一起为系统,则 Q 0, W 0
2.热力学第一定律(the first law of
thermodynamics)
W Q △U
U1
U2
△U = Q + W
以传热和做功的形式传递的能量,必定等于 系统热力学能的变化
△U = Q + W
◆ 一个过程的热和功 的代数和等于系统状态 函数U的变化,与途径 选择无关;
平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影 响,只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡 态的体系发生变化。
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2.热和内能
⑴热传递
①没有做功而使物体内能改变的物理过程 叫做热传递.
②热传递发生的条件 : ΔT≠0;热传递过程中, 热量从高温物体传递到低温物体.
③热传递的三种方式 : 传导 对流
辐射
⑵热和内能
①热量是在单纯传热过程中系统内能变 化的量度.
②内能在两个状态间的改变﹙差值﹚等 于外界向系统传递的热量,即ΔU=Q﹙热传 递过程与内能的关系﹚.
大家有疑问的,可以询问和交
3.热力学第一定律 能量守恒定律
⑴热力学第一定律
单纯对系统做功 : ΔU=W,
单纯对系统传热 : ΔU=Q;
一般情况下,物体与外界同时发生做功和 热传递,则ΔU=Q+W.
热力学第一定律 : 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=Q+W表示内能改变与热量、功 之 间的关系,是热力学第一定律的数学形
⑷第二类永动机不可能制成
能从单一热源吸收热量,使之完全变 为有用的功而不产生其他影响的热机叫 做第二类永动机.
第二类永动机虽然不违反热力学第一 定律,但是违反了热力学第二定律,所以是 不可能制成的.
5.热力学第二定律的微观解释
热力学第二定律的微观解释
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.
W Q
任何一部热机都包含三个部分 : 高温热库,如蒸汽机的锅炉,内燃机的汽缸; 工作部分, 低温热库,如冷凝器﹙尾喷管,大气等﹚.
即使漏气、机体散热、摩擦造成的热量
散失可以减少,甚至不考虑时,工质吸收的热 量仍然不能全部变成功.因为总有一部分热 量要排放给低温热库,即总有Q>W, ∴ 1.
﹙开尔文表述﹚ ①热机 凡是把内能转变为机械能的机器都
叫做热机.如 蒸汽机 内燃机﹙汽油机,柴油机﹚ 汽轮机﹙蒸汽轮机,燃气轮机﹚ 喷气发动机
②热机中热量损失的途径 : 漏气、机 体散失和摩擦,废气.
由于热量损失,热机输出的机械功W总 是小于燃料燃烧释放的热量Q.
③热机的效率 热机输出的机械功与燃料燃烧产生的热 量的比,叫做热机的效率.
③热力学第二定律的熵表述
在任何自然过程中,一个孤立系统的熵永 不减少.
由此,热力学第二定律又称为熵增加原理.
④系统有序的可能是存在着的,只是因为 通向无序的渠道比通向有序的渠道多得多,所 以无序程度较大的宏观态即熵较大的宏观态 出现的几率就较大.
⑤一个孤立系统总是从熵小的状态向
熵大的状态演变,而熵值较大意味着较为 无序,所以自发的宏观过程总是向着无序 程度更大的方向演变.
高中热力学定律
1.功和内能
⑴焦耳的实验
①使系统的热力学状态发生变化的 两个途径是做功和传热.
②与外界没有热交换的过程叫做绝 热过程.
③焦耳的实验说明 : 使系统状态通过 绝热过程发生变化时,做功的数量只由过 程的始末状态决定,而与做功的方式无关.
⑵内能
①功是能的变化的量度. ②任何热力学系统都存在一个只依赖 于系统自身状态的物理量—内能. ③内能在两个状态间的改变﹙差值﹚等 于外界在绝热过程中对系统所做的功,即 ΔU=W ﹙做功过程与内能的关系﹚.
⑵热力学第二定律的一种表述
﹙克劳修斯表述﹚
热量不能自发地从低温物体传到高温 物体.
﹙或 : 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﹚
逆过程的进行,必须有第三者的介入﹙或 必须借助外界的帮助﹚,这样就会引起其他变 化﹙产生其他影响﹚.
克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性.
⑶热力学第二定律的另一种表述
式,注意
物体吸热Q>0
物体放热Q<0
外界对物体做功W>0
物体对外界做功W<0
物体内能增加ΔU>0 物体内能减少ΔU<0
取决于Q+W的值
⑵能量守恒定律
①俄国化学家盖斯的发现—能量守恒定 律的先驱.
②德国医生J.R.迈尔的观点—第一个能 量守恒的思想.
③德国科学家H.亥姆霍兹的工作
④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其总量保持不变.
⑶永动机不可能制成
不消耗任何能量,却可以源源不断地 对外做功的机器叫做第一类永动机.
第一类永动机违反了能量守恒定律, 是不可能造成的.
4.热力学第二定律
⑴与热现象有关的宏观过程的方向性
热传递现象的方向性 扩散现象的方向性 气体膨胀现象的方向性 有摩擦的机械运动中能量转化的方向 性…… 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不 可逆的.
⑶熵
①系统宏观态所对应的微观态观过程 的演变方向.
②若用Ω表示系统一个宏观态所对应的微观态 的数目,则Ω就是该系统分子运动无序性的量度.用S 表示熵,定义
S=klnΩ
式中k是玻尔兹曼常数.
熵S也是系统分子运动无序性的量度.熵较大的 宏观态就是无序程度较大的宏观态.
⑷热力学第三定律
不可能通过有限的过程把一个物体冷却 到绝对零度.
或 绝对零度不可能达到
6.能源和可持续发展
⑴能量耗散和品质降低
①没有办法把流散到周围环境的内能重 新收集起来加以利用,这种现象叫做能量的 耗散.
③热量的概念只在涉及能量的传递时才 有意义 : 不能说物体具有多少热量,只能说 物体吸收或放出了多少热量.
⑶做功和热传递
①做功和热传递对改变系统内能是等效的 ②做功和热传递的重要区别 : 做 功—内能与其他形式能之间的转化; 热传递—内能在物体之间或物体不同部分
之间的转移.
大家应该也有点累了,稍作休息
④由此,热力学第二定律又可以表述如下
不可能从单一热库吸收热量,使之完全用 于做功,而不产生其他影响.
开尔文表述阐述的是机械能与内能转化 的方向性 : 机械能可以全部转化为内能,内 能却无法全部用于做功而转化成机械能.
⑤热力学第二定律的克劳修斯表述和开 尔文表述是等价的.两种表述可以互相推导.
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程 都具有方向性,定律揭示了有大量分子参与 的宏观过程的方向性 : 一切与热现象有关 的实际宏观过程都是不可逆的.这种不可逆 性都是互相关联的,由一种过程的不可逆性 可以通过推理得知另一种过程的不可逆性. 由此,对任何一类宏观过程进行的方向的说 明,都可以作为热力学第二定律的表述.
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