热力学定律与能量守恒
热力学定律与能量守恒
热力学定律与能量守恒知识点一热力学第一定律1. 改变内能的两种方式⑴_______ .⑵_______ .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____________ 与外界对它所做的功的和.(2) 表达式：△ U= ______ .(3) △ U= Q+ W中正、负号法则答案：1.(1)做功(2)热传递 2.(1)热量(2) Q+ W (3)吸收增加放出减少知识点二热力学第二定律1. 热力学第二定律的三种表述(1) 克劳修斯表述：热量不能自发地_____________________ .(2) 开尔文表述：不可能从单一热源_________ ，使之完全变成功，而不产生________ .或表述为“第二类永动机不可能制成”.(3) 用熵的概念表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵 ____________ (热力学第二定律又叫做熵增加原理).2. 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的方向进行.答案：1.(1)从低温物体传到高温物体(2)吸收热量其他影响(3)不会减小 2.增大知识点三能量守恒定律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________ 为另一种形式，或者从一个物体________ 到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的____________ 保持不变.2. 能源的利用(1) 存在能量耗散和 _________ . (2) 重视利用能源时对 _________ 的影响.⑶要开发新能源(如 __________ 、生物质能、风能、水流能等 ).答案：1.转化 转移 总量 2.品质降低 环境(3)太阳能1. 内能和改变内能的两种方式(1) 内能是物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位 置所决定的能. (2) 做功和热传递能够改变物体的内能，二者在改变内能上是等效的，但是从运动形式、 能量转化的角度上看是不同的：做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与 内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移2. 对公式△ U = Q+ W 符号的确定符号 WQA U+ 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3.三种特殊情况(1) 若过程是绝热的，则 Q= 0, W= A U,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= A 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 A U= 0,贝U W- Q= 0或W=- Q 外界对物体做的功等于物体放出的热量.考向1对内能的理解［典例1］ (2016 •新课标全国卷川)(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是 ( )A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同B. 气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C. 气体被压缩时，内能可能不变D. 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E. 一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 ［解题指导］(1)物体的内能与物体的机械运动无关•(2) 一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关，而一定量的理想气体的内能只与 温度有关.［解析］温度相同的气体分子平均动能相同，仅质量相同，分子质量不同的气体，所含分子数不同，气体的动能也不同，所以内能不一定相同,考点P对热力学第一定律的理解A 项错误；气体的内能与整体运动的机械能无关，B 项错误；理想气体等温压缩过程中，其内能不变, 考虑分子间相互作用力，分子势能为零，一定量的气体，分子数量一定，温度相同时分子平均动能相同，由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以D 项正确；由盖一吕萨克定律可知，一定量的理想气体，等压膨胀过程中，温度一定升高，则其内能一定增加， E 项正确.［答案］CDE考向2对热力学第一定律的理解［典例2］(多选)关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是 ( )A. 气体体积增大时，其内能一定减少B. 外界对气体做功，气体内能可能减少C. 气体从外界吸收热量，其内能一定增加D. 气体温度升高，其分子平均动能一定增加E. 气体温度升高，气体可能向外界放热［解析］做功和热传递是改变物体内能的两种方式，气体体积增大时，可能同时从外界 吸收热量，其内能不一定减少；气体从外界吸收热量，可能同时对外做功，其内能不一定增 加，同理，外界对气体做功，气体内能不一定增加，选项A 、C 错误，B 正确.温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，其分子平均动能一定增加，内能增加，若外界对气体做的功大 于内能的增加量，则气体向外放热，故D E 正确.［答案］BDE考向3热力学第一定律的计算［典例3］如图所示p -V 图象中，一定质量的理想气体由状态 A 经过ACB±程至状态B, 气体对外做功280 J ，放出热量410 J ;气体又从状态 B 经BDA 过程回到状态 代这一过程中 外界对气体做功200 J.(1) ACB 过程中气体的内能如何变化？变化了多少？ (2) BDA 过程中气体吸收还是放出多少热量？ ［解析］(1)ACB 过程中 W=- 280 J , Q =-410 J 由热力学第一定律 U B - U= W 4 Q=— 690 J 气体内能的减少量为 690 J.⑵因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA 过程中气体内能变化量 U A — U B =C 项正确；理想气体不690 J由题知W = 200 J 由热力学第一定律 U — U = W+ Q 2 解得Q = 490 J ，即气体吸收热量 490 J. ［答案］ ⑴减少了 690 J (2)吸收490 J1. 对热力学第二定律关键词的理解在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义.(1) “自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能 量的帮助. (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•2. 热力学第二定律的实质自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性•如:热量Q 能自发传给(1)高温物体低温物体热量卧能自发传给能自发地完全转化为⑵功不能自发地且不能完全转化为能自发膨胀到(3)气体体积V 气体体积V 2(较大)不能自发收缩到能自发混合成⑷不同气体A 和B混合气体AB不能自发分离成考向1对热力学第二定律的理解［典例4］(多选)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是考点P对热力学第二定律的理解热 八A. 机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B. 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性•在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C. 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%D. 制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量E. 第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来［解析］机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误;尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100% C正确；由能量守恒知，制冷过程中，从室内吸收的热量与压缩机做的功之和等于向室外放出的热量，故D正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，E错误•［答案］ACD考向2热力学定律的综合应用［典例5］（多选）下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（）A. 第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B. 能量耗散过程中能量不守恒C. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E. 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功［解析］第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，故A正确；能量耗散过程中能量也守恒，故B错误；电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是由于压缩机做功，并不违背热力学第二定律，故C错误;能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确；根据热力学第二定律可知：气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其他变化，若引起外界变化则可以，故E正确•［答案］ADE考点热力学定律与气体图象的综合应用1. 判断理想气体内能变化的方法（i）若做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化要用热力学第一定律进行分析•⑵若过程是绝热的，则Q= 0, W= A U,即外界对物体（物体对外界）做的功等于物体内能的增加量(减少量).(3) 等容变化，W 0, Q= A U,即物体吸收(放出)的热量等于物体内能的增加量(减少量).(4) 等温变化，A U = 0，则Wb Q= 0或W =- Q 即外界对物体做的功等于物体放出的热量 (物体对外界做的功等于物体吸收的热量).2. 理想气体与热力学第一定律相结合的解题步骤 (1) 以一定质量的理想气体作为研究对象•(2) 应用气体实验定律或理想气体状态方程分析气体的状态变化规律(3) 结合理想气体状态方程与热力学第一定律，抓住不变量，共同确定内能与其他物理量 的变化情况•［典例6］ (2016 •新课标全国卷n )(多选)一定量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或 等压过程ab 、be 、cd 、da 回到原状态，其 p -T 图象如图所示，其中对角线 ac 的延长线过原点O 下列判断正确的是()A. 气体在a 、c 两状态的体积相等B.气体在状态a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C. 在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D. 在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E.在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功［解析］由p V = C 可知，p -T 图象中过原点的一条倾斜的直线是等容线,气体从状态c 到状态d 的过程温度不变，内能不变，从状态 d 到状态a 的过程温度升高，内 能增加，B 项正确；由于过程 cd 中气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外放 出的热量等于外界对气体做的功，C 项错误；在过程da 中气体内能增加，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功， D 项错误；过程bc 中，外界对气体做的功 W = p b(V> — M) = p b V b —p cM ，过程 da 中气体对外界做的功 W a = p a(V — V d) = p aV< — p dM ，由于 p b V = p a V a , p c V =p dVi , 因此过程bc 中外界对气体做的功与过程 da 中气体对外界做的功相等， E 项正确.［答案］ABE［变式］如图所示，一定质量的理想气体经历A TB 、B-C 3A 三个变化过程，则：A 项正确;O 22A44.8 刃L（1）符合查理定律的变化过程是 ________ ; C - A 过程中气体 _________ （填“吸收”或“放 出”）热量， （填“外界对气体”或“气体对外界”）做功，气体的内能 （填“增加” “减少”或“不变”)•（2）已知理想气体在状态A 时的温度是 27 C,求气体在状态 C 时的温度•答案：⑴B^ C 吸收 气体对外界 增加（2）150 K解析：（1） 4 C 过程中，体积不变，为等容变化过程，符合查理定律；C - A 过程为等压变化，随着温度升高，气体内能增加，气体膨胀对外界做功，根据热力学第一定律可知：气 体吸收热量•（2） C — A 过程中气体压强不变，由盖一吕萨克定律可知:专项精练1. ［对热力学第一定律的理解 ］在一锅正在沸腾的水中，一个小气泡由底层缓慢地升到液 面，上升过程中气泡的压强不断减小，则气泡在上浮过程中（ ）A. 内能增大B.内能减小C.外界对气泡做功 D .吸收热量答案：D 解析：在沸腾的水中，此环境下，气泡的温度恒定，则气泡的内能不变，故选 项A 、B 错误；根据玻意耳定律，pV= C,气泡在上升过程中，压强减小，则体积增大，即气泡对外做功，故选项 C 错误；通过上述分析，得知气泡内能不变，且对外做功，根据 △ U = W+ Q 则气泡吸收了热量，故选项D 正确•2. ［对热力学第二定律的理解］（多选）根据热力学定律，下列说法中正确的是 （ ）A. 电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B. 空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C. 科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D. 压缩气体总能使气体的温度升高答案：AB 解析：热力学第二定律的表述之一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即自发的热传递具有方向性，选项A 中热量并非自发地从低温物体传到高温物体，选项A 正确；空调机制冷过程中一方面从室内吸收热量，另一方面所消耗电能中的一部分又T C =善可得 T C = 150 K.+pi'airn变为热量散失在室外，使排放到室外的热量多于从室内吸收的热量，选项B正确；由热力学第二定律的表述“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”可知选项C错误；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，压缩气体的同时向外界放热，气体的温度可能不变，也可能降低，选项D错误•3. ［热力学第一、第二定律综合］关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（）A. 第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B. 第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C. 由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D. 由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的答案：D解析：第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A B错误；由热力学第一定律可知W 0, 2 0,但△ U= W- Q可以等于零，C错误；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D正确•4. ［气体图象］（多选）如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的V-t图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是（）A. 气体的内能增大B. 气体的内能不变C. 气体的压强减小D. 气体的压强不变E. 气体对外做功，同时从外界吸收热量答案：ACE解析：由状态A到状态B，温度升高，内能增大，A正确，B错误；由理想气体状态方程可知，由状态A到状态B，压强减小, C正确，D错误；气体内能增加，从外界吸收热量，压强减小，对外做功，E正确.5. ［气体图象］（多选）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、be、ca回到原状态，其p-T图象如图所示,A.过程ab中气体一定吸热B.过程be中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同答案：ADE解析：因为学常数，从题图中可看出，ab过程T不变，则体积V不变,因此ab过程是温度升高、压强增大、体积不变，根据热力学第一定律可知，过程ab 一定是吸热过程，A正确；be过程温度不变，但是压强减小，体积膨胀对外做功，应该是吸收热量,B错误；ca过程压强不变、温度降低、体积减小，外界对气体做功，但由于温度降低，说明对外放热大于外界对其做的功，故C错误；状态a温度最低，而温度是分子平均动能的标志,所以状态a分子的平均动能最小, D正确；bc过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均速率不变，因此c状态单位面积容器壁在单位时间内受到分子碰撞的次数减少了，E正确.-11-。
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定律是描述能量转化和能量守恒的两个基本定律。
它们在热力学和物理学中有着重要的地位。
本文将探讨热力学第一定律和能量守恒之间的关系，以及它们在实际应用中的意义和重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在物理系统中不能被创造或者灭亡，只能由一种形式转化为另一种形式。
简单来说，能量的总量在任何封闭系统中都是恒定的。
热力学第一定律的数学表达式为ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
根据这个定律，当系统吸收热量时，它的内能增加；当系统对外做功时，它的内能减少。
二、能量守恒定律能量守恒定律是自然界的基本定律之一，它表明在任何封闭系统中，能量的总量保持不变。
无论能量以何种形式存在，都不会从系统中消失或出现。
能量守恒定律可以用以下数学表达式描述：ΔE = E2 - E1 = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的变化，E1和E2分别表示系统的初态和末态能量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
根据这个定律，系统吸收的热量和对外做的功之和等于系统内能量的变化量。
三、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律和能量守恒定律本质上是相互关联的，两者可以互相推导和补充。
热力学第一定律强调了能量转化和能量守恒的过程，而能量守恒定律则是对热力学第一定律的数学描述。
通过热力学第一定律，我们可以更好地理解能量的转化过程，并利用能量守恒定律来计算系统中能量的变化。
在实际应用中，热力学第一定律和能量守恒定律的结合帮助我们解决能量转化和能量守恒的问题，为工程设计和科学研究提供了基础和依据。
四、热力学第一定律和能量守恒在实际中的应用热力学第一定律和能量守恒定律在能源利用和工程设计中有着广泛的应用。
例如，在热力学系统中，我们可以通过热力学第一定律来计算系统吸收的热量和对外做的功，进而计算系统内能量的变化量。
热力学三大定律分别是什么
热力学三大定律分别是什么
第一定律：能量守恒定律
第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学中最基本的定律之一。
它表明能量在自然界中不能被创造或者毁灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
这意味着一个封闭系统中的能量总量是恒定的，即能量的变化等于能量的转移。
换句话说，系统内的能量增加必须等于从系统中输出的能量减少。
第一定律的数学表达为：
$$\\Delta U = Q - W$$
其中，U为系统内能的变化，Q为系统吸收的热量，W为系统对外做的功。
第二定律：熵增定律
第二定律，又称为熵增定律，描述了自然系统朝着更高熵状态演化的方向。
熵是一个描述系统无序程度的物理量，熵增定律表明在一个孤立系统中，熵永远不会减少，只能增加或保持不变。
换句话说，热力学第二定律阐明了自然中不可逆的过程。
数学表达式为：
$$\\Delta S \\geq 0$$
其中，$\\Delta S$为系统熵的变化。
第三定律：绝对零度不可达性原理
热力学第三定律是与系统的绝对零度状态有关的定律，也称为绝对零度不可达性原理。
根据这一定律，在有限的步骤内无法将任何系统冷却到绝对零度。
绝对零度是温度的最低可能值，达到这个温度时物质的热运动会停止。
这一定律的提出主要是为了指出温度接近绝对零度时系统的行为，以及随着温度趋近于零熵也趋近于零。
具体表述为：
不可能通过有限的步骤将任何物质冷却到绝对零度。
2023年高考物理热点复习：热力学定律与能量守恒定律(附答案解析)
2023年高考物理热点复习：热力学定律与能量守恒定律
【2023高考课标解读】
1.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律.
2.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律.
3.掌握能量守恒定律及其应用．
【2023高考热点解读】
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．ΔU＝W＋Q中正、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、热力学第二定律的理解
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(选填“增大”或“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。
三、能量守恒定律和两类永动机
1．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中，能量的总量保持不变。
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热力学的三大定律
热力学的三大定律是热力学基本原理中的三个基本定理，它们对热力学的研究有着重要的意义。
三大定律的内涵深刻，各自有着不同的物理意义和应用场景。
下面，我们将逐一介绍这三个定律。
第一定律：能量守恒定律热力学第一定律（能量守恒定律）是热力学的最基本原理之一，它表明了能量不能被创造也不能消失，只能由一种形式转变为另一种形式。
也就是说，在任何物理过程中，系统中的能量的总量是守恒的。
如果能量从一个物理系统流出，那么就必须有等量的能量流入另一个物理系统，而不是在宇宙中消失。
这个定律还表明，能量的转移可以通过两种途径：热量传递和工作转移。
热量传递是指发生温度差时，系统中的热量会从高温区域流向低温区域的过程。
工作转移是指机械能可以被转化成其他形式的能量，例如电能、化学能或热能。
第二定律：热力学第二定律热力学第二定律是热力学基本原理中的一个非常重要的基本定理，它规定了自然界的不可逆过程。
热力学第二定律有多种表述，其中一种比较普遍的表述是符合柯尔莫哥洛夫-克拉芙特原理，即热力学第二定律表明了所有自然过程都是非平衡的，在任何自然过程中，总是存在一些能量转化的损失。
这个定律很大程度上影响了热力学的发展。
它是关于热力学过程不可逆性的集中表述。
热力学第二定律规定，热量只能从高温区域流向低温区域，自然过程总是向熵增加方向进行。
其意义在于说明热机的效率是受限的，这是由于机械能被转化成其他形式能量的过程存在热量和能量损失。
第三定律：热力学第三定律热力学第三定律是一个非常深刻的定律，它是热力学中的一个核心原理。
这个定律规定了绝对零度状态是不可能达到的。
绝对零度是指元素或化合物的热力学温度为零时，其原子或分子的平均热运动变为最小值的状态。
热力学第三定律是由瓦尔特·纳图斯于1906年提出的。
热力学第三定律的一个重要应用是在处理理想晶体的热力学问题时，可以将温度下限设为零开尔文（绝对零度）。
这个定律也为固体物理学的研究提供了基础理论。
热力学第一定律和能量守恒定律的区别
热力学第一定律和能量守恒定律的区别热力学第一定律和能量守恒定律，这两个名词听起来有点高深莫测，但其实它们都是在告诉我们一个道理：能量是不会消失的，只是会从一种形式转化为另一种形式。
这两个定律有什么区别呢？别急，让我来给你慢慢道来。
我们来看看热力学第一定律。
这个定律的名字叫做“能量守恒定律”，听起来就像是说能量是不会减少的。
实际上，这个定律告诉我们的是，在一个封闭的系统中，能量的总量是不变的。
也就是说，如果你把一个物体加热，那么它的温度就会升高，但是它的热量(即能量)是不变的。
这个定律告诉我们，能量是可以转化的，比如说，你可以把电能转化成热能，也可以把热能转化成光能。
热力学第二定律又是什么呢？这个定律的名字叫做“熵增原理”，听起来有点复杂，但其实它的意思很简单：在一个封闭的系统中，熵(即混乱程度)总是趋向于增加。
也就是说，如果你把一个苹果放在那里不动，过一段时间后，它的表面就会变得越来越光滑，因为空气中的尘埃和水分都会附着在上面。
这个定律告诉我们，能量的转化是有方向性的，有些能量是无法回收利用的。
热力学第一定律和热力学第二定律有什么区别呢？其实很简单，热力学第一定律告诉我们能量是如何守恒的，而热力学第二定律告诉我们能量是如何转化的。
换句话说，热力学第一定律告诉我们“不要把东西丢掉”，而热力学第二定律告诉我们“不要把东西弄得太乱”。
举个例子来说吧。
比如说你在家里做饭，你把米放进锅里煮，然后用火加热。
在这个过程中，米的能量被转化为热能和光能(当水沸腾时),而这些能量又被用来做饭、烧水和照明。
当你吃完饭之后，锅里的水已经凉了，米也已经没了味道。
这时候，你可以把锅洗一洗，然后再用它来烧水或者做饭。
这就是热力学第一定律告诉我们的“不要把东西丢掉”。
如果你不注意卫生，把锅里的水倒在地上或者扔到垃圾桶里，那么水就会变成污水，而污水又会污染环境。
这就是热力学第二定律告诉我们的“不要把东西弄得太乱”。
所以说，热力学第一定律和热力学第二定律虽然看起来很相似，但实际上它们是在告诉我们两个不同的道理：一个是关于能量守恒的，另一个是关于能量转化的方向性的。
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
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它与能量守恒原理紧密相关。
热力学第一定律用于描述能量在热力学系统中的转化和守恒。
本文将探讨热力学第一定律与能量守恒的关系，以及应用。
一、热力学第一定律的基本原理热力学第一定律指出：在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
这种转化可以是热能转化为功或者功转化为热能的过程，但总能量守恒。
换句话说，能量的转化总和等于零。
热力学第一定律可以用以下公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU代表系统内能量的变化，Q代表系统获得的热量，W代表系统对外做的功。
二、热力学第一定律与能量转化根据热力学第一定律，能量在热力学系统中可以相互转化。
热力学系统可以是一个开放系统、封闭系统或者孤立系统。
在开放系统中，能量的输入和输出通过物质流动实现，例如蒸汽机的工作过程；在封闭系统中，能量的转化只有通过热传递和做功两种方式实现，例如汽车发动机的工作过程；在孤立系统中，能量不与外界交换，只能在系统内部转化，例如宇宙。
在实际应用中，将热力学第一定律与能量守恒原理结合起来，可以解释许多自然现象和实际工程问题。
例如，热力学第一定律可以解释燃烧过程中能量转化的原理，从而帮助优化燃烧系统的效率；它也可以用来分析热机的工作原理，评估热机的性能。
三、热力学第一定律的应用举例1. 汽车发动机汽车发动机是一个典型的封闭系统，它将燃油燃烧产生的热能转化为机械能，推动汽车行驶。
根据热力学第一定律，汽车发动机工作时，热量从燃烧室传递给工作物质（一般为气体），使其膨胀，从而产生做功的能力。
同样，发动机工作时也会有一部分热量通过散热、摩擦等途径损失，这是能量转化中不可避免的损耗。
2. 太阳能光伏发电太阳能光伏发电是利用太阳能光子的能量转化为电能的过程。
太阳能光伏发电系统中，光子的能量通过光伏材料的吸收和电子之间的跃迁，产生电流。
这个过程符合热力学第一定律，能量的输入为太阳光能，输出为电能，仍然满足能量守恒的原理。
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一门研究能量转化和传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学体系中两个核心的理论基础。
本文将详细探讨热力学第一定律和能量守恒定律的基本概念、表达方式以及它们在实际问题中的应用。
1. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是指在一个系统中，能量的增减等于系统的输入减去输出。
换句话说，能量是守恒的，它既不能从无中产生，也不能消失。
热力学第一定律可以用以下数学公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示热量的输入，W表示功的输入。
当ΔU大于零时，说明系统的内能增加，表示系统吸收了热量或者做了功；当ΔU小于零时，说明系统的内能减少，表示系统释放了热量或者外界对系统做了功。
2. 能量守恒定律能量守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。
能量守恒定律指出，在一个孤立系统中，能量的总量保持不变。
这意味着能量既不能从无中产生，也不能无缘无故地消失。
能量只能在不同的形式之间相互转换，但总能量守恒。
能量守恒定律与热力学第一定律的关系密切。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表述。
能量守恒定律可以应用于各个层面，包括宏观和微观系统，从机械能到热能、化学能等各种形式的能量都需要遵守能量守恒定律。
3. 热力学第一定律和能量守恒定律的应用热力学第一定律和能量守恒定律在实际问题中具有广泛的应用。
下面以几个例子来说明：3.1 能源利用能源是人类社会发展所必需的，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的利用提供了重要的理论基础。
利用热力学第一定律和能量守恒定律可以对能源进行合理的分配和利用，有效地提高能源利用率，减少能源的浪费。
3.2 热机效率热力学第一定律和能量守恒定律还可以用于研究和评价热机的效率。
根据热力学第一定律，热机的输出功等于输入热量减去输出热量，即W = Q1 - Q2。
而根据能量守恒定律，输入热量等于输出热量加上对外做功，即Q1 = Q2 + W。
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是热力学基本定律之一，也是能量守恒定律在热力学体系中的具体表现。
本文将围绕热力学第一定律以及能量守恒展开论述，旨在深入探讨热力学和能量守恒的关系。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是指能量在系统内的转化以及进出系统的动能的守恒。
简单来说，能量不会凭空产生或消失，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数学表达式来表示，常见的表达式为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做功。
根据能量守恒定律，系统内能量的变化等于吸收的热量减去对外界所做的功。
三、能量守恒的重要性能量守恒是自然界中普适的物理定律，无论是在宏观尺度还是微观尺度，能量都得以守恒。
能量守恒性质的存在，使得我们可以更好地理解和解释自然界中的各种现象和过程。
在能源利用方面，也可以通过合理设计和利用能量转化过程来实现资源的节约与可持续发展。
四、热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程领域和自然科学研究中具有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用案例：1. 热力学循环分析热力学循环是指在一系列热力学过程中热能转化的循环过程，如蒸汽发电厂中的朗肯循环。
通过热力学第一定律，可以分析和计算热力学循环中能量的转化效率，为优化能源利用提供理论依据。
2. 汽车燃料消耗在汽车工作过程中，能量主要以热能的形式转化为机械能。
热力学第一定律可以用来分析汽车热能转化的效率，从而对汽车的燃料消耗进行评估和改进。
3. 自然界中的能量转化自然界中如生物体的能量转化、地球热能的流动等都可以用热力学第一定律来解释和分析。
这些应用不仅在科学研究中起到重要作用，还可以为环境保护和能源利用提供参考依据。
五、结语热力学第一定律与能量守恒是物理学中的基本概念和定律，它们对于研究能量的转化和利用具有重要意义。
通过深入理解和应用热力学第一定律，我们能够更好地掌握和解释能量守恒的原理，为人类社会的可持续发展提供科学依据。
热力学第一定律和能量守恒定律的区别
热力学第一定律和能量守恒定律的区别热力学第一定律和能量守恒定律，这两个名词听起来就像是一对亲兄弟，但它们之间可是有着天壤之别哦！让我来给大家揭开它们神秘的面纱吧。
我们来说说热力学第一定律。
这个定律就像是一个家庭的家长，它告诉我们：“能量是不会消失的，只会从一种形式转化为另一种形式。
”换句话说，就是能量守恒啦！这个定律就像是一个家庭的顶梁柱，它支撑着整个家庭的生活。
没有它，我们的世界就会陷入一片混乱。
而能量守恒定律呢？它就像是一个家庭的小棉袄，虽然它没有家长那么威严，但它同样重要。
能量守恒定律告诉我们：“在一个封闭系统中，能量的总量是不变的。
”这就像是一个家庭的小棉袄，虽然它不能为我们提供温暖，但它却能保证我们在寒冷的冬天里不会感到太冷。
接下来，我们来说说热力学第二定律。
这个定律就像是一个家庭的调皮捣蛋鬼，它总是给我们带来惊喜。
热力学第二定律告诉我们：“在一定条件下，熵(混乱程度)会增加。
”这就像是一个家庭的调皮捣蛋鬼，它总是在我们最不经意的时候给我们制造麻烦。
但是，正是这个家伙让我们的生活变得更加有趣。
而能量守恒定律呢？它就像是一个家庭的贴心小棉袄，总是在我们最需要的时候给予我们温暖。
能量守恒定律告诉我们：“在一个封闭系统中，能量的转化是有方向性的。
”这就像是一个家庭的贴心小棉袄，它总是在我们最需要的时候给予我们温暖。
我们来说说热力学第三定律。
这个定律就像是一个家庭的智者，它总是在我们迷茫的时候给予我们指引。
热力学第三定律告诉我们：“绝对零度是无法达到的。
”这就像是一个家庭的智者，它总是在我们迷茫的时候给予我们指引。
虽然这个定律让我们觉得有些沮丧，但它却让我们更加珍惜生活中的每一个瞬间。
而能量守恒定律呢？它就像是一个家庭的明灯，总是在我们黑暗的时候给予我们光明。
能量守恒定律告诉我们：“在一个封闭系统中，熵的变化可以通过吸收热量或放出热量来实现。
”这就像是一个家庭的明灯，它总是在我们黑暗的时候给予我们光明。
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是研究能量转化和能量传递规律的学科，它的发展至今已有几个世纪的历史。
在热力学中，热力学第一定律和能量守恒原理是核心概念之一。
在本文中，我们将探讨热力学第一定律与能量守恒之间的联系及其重要性。
1. 热力学第一定律的定义和描述热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学的基本原理之一。
它表明在一个封闭系统内，能量不会被创造或消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
换句话说，总能量是守恒的。
根据热力学第一定律的描述，一个封闭系统的内能的增量等于系统从外界获得的热量减去系统对外界做的功。
内能可以视为系统所包含的各种形式能量的总和，包括热能、势能和动能等。
数学表达式为：$$\Delta U = Q - W$$其中，$\Delta U$表示内能的增量，$Q$表示吸收的热量，$W$表示对外界做的功。
2. 能量守恒原理的基本概念能量守恒原理是物理学中最基本和最重要的定律之一。
它表明在任何物理和化学过程中，能量的总量保持不变。
能量可以在不同形式之间转化，但总能量是守恒的。
能量守恒原理的应用范围非常广泛，从宇宙中恒星的能量产生和耗散，到分子层面的化学反应，都遵循能量守恒原理。
无论是宏观还是微观的物理系统，都需要遵循能量守恒原理。
3. 热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律和能量守恒原理在本质上是等价的。
能量守恒原理描述了能量的宏观观点，而热力学第一定律则是在宏观尺度下具体解释了能量守恒的方式。
热力学第一定律中的内能增量可以解释为热能和功之间的平衡。
当一个物体从外界吸热时，它的内能会增加；而当物体对外界做功时，它的内能会减少。
这种能量转化的过程保证了能量守恒的原则。
值得注意的是，热力学第一定律中内能增量的符号取决于热量和功的正负情况。
当系统吸热时，热量为正；当系统对外界做功时，功为正。
这种符号的规定使得热力学第一定律与能量守恒原理保持一致。
4. 实际应用和意义热力学第一定律和能量守恒原理在各个领域均有重要应用。
能量守恒和热力学第一定律
能量守恒和热力学第一定律1. 能量守恒定律1.1 定义能量守恒定律是指在一个封闭的系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，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。
在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
1.2 历史发展能量守恒定律的思想最早可以追溯到古希腊哲学家德谟克利特，他认为万物都是由不可分割的微小粒子组成，这些粒子在运动中保持能量守恒。
然而，真正形成科学理论是在18世纪和19世纪。
拉格朗日、亥姆霍兹、焦耳等科学家通过实验和理论研究，逐渐明确了能量守恒定律的地位。
1.3 守恒形式能量守恒定律可以表述为以下几种形式：（1）动能和势能的总和保持不变；（2）机械能（动能和势能）的总和保持不变；（3）内能（物体微观粒子的动能和势能总和）保持不变；（4）热能、电能、光能等不同形式的能量之间可以相互转化，总量保持不变。
1.4 应用实例（1）水坝：水坝储存的水具有势能，当水从水坝流出时，势能转化为动能，推动水轮机发电。
发电过程中，部分机械能转化为电能，但总能量保持不变。
（2）热机：热机（如蒸汽机、内燃机）在工作过程中，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，驱动机器做功。
由于存在热量损失，实际效率不高，但总能量仍保持不变。
2. 热力学第一定律2.1 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。
它指出：在一个封闭系统中，能量不能被创造或者消灭，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。
在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.2 表达式热力学第一定律可以用以下表达式表示：[ U = Q + W ]•( U ) 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。
2.3 内涵热力学第一定律揭示了以下几点：（1）系统内能的变化等于吸收的热量与对外做功的和；（2）系统内能的增加等于外界对系统做的功和提供的热量；（3）系统内能的减少等于系统对外做的功和释放的热量。
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。
热力学第一定律和能量守恒定律
热力学第一定律和能量守恒定律热力学第一定律和能量守恒定律是热力学中两个基本的定律，它们揭示了能量在物质世界中的转化和守恒规律。
热力学第一定律也被称为能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律的提出可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始研究热和机械能之间的关系。
他们发现，在一个封闭系统中，热量和机械能可以相互转化，但总能量保持不变。
这就是能量守恒定律的核心观点。
热力学第一定律的数学表达式是ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。
这个表达式说明了能量守恒的原理：系统内能量的变化等于系统吸收的热量减去系统对外做的功。
如果ΔU为正，表示系统内能量增加；如果ΔU为负，表示系统内能量减少。
能量守恒定律的应用非常广泛。
在日常生活中，我们可以通过能量守恒定律来解释许多现象。
比如，当我们用电热毯取暖时，电能被转化为热能，使我们感到温暖。
同样地，当我们吃食物时，食物中的化学能被转化为身体所需的能量，使我们保持生命活动。
能量守恒定律在工程领域也有重要应用。
例如，汽车发动机通过燃烧汽油将化学能转化为机械能，驱动汽车行驶。
在能源领域，我们利用太阳能、风能等可再生能源，将它们转化为电能，用于供电和照明。
这些应用都是基于热力学第一定律和能量守恒定律的基本原理。
除了能量守恒定律外，热力学第一定律还有一个重要的推论，即热量和功是能量的两种不同形式。
根据热力学第一定律，热量和功可以相互转化，但总能量保持不变。
这就解释了为什么我们可以用机械能做功来产生热量，也可以用热量产生机械能。
热力学第一定律和能量守恒定律的发现和应用推动了科学技术的发展。
它们为我们提供了理解能量转化和守恒的基本原理，为能源的利用和管理提供了指导。
同时，它们也引发了许多深入的研究和探索，如热力学循环、热力学平衡等。
总之，热力学第一定律和能量守恒定律是热力学中的两个基本定律，揭示了能量在物质世界中的转化和守恒规律。
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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热力学定律与能量守恒知识点一热力学第一定律1.改变内能的两种方式(1) .(2) .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与外界对它所做的功的和.(2)表达式：ΔU＝.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则答案：1.(1)做功(2)热传递 2.(1)热量(2)Q＋W(3)吸收增加放出减少知识点二热力学第二定律1.热力学第二定律的三种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地.(2)开尔文表述：不可能从单一热源，使之完全变成功，而不产生.或表述为“第二类永动机不可能制成”.(3)用熵的概念表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵(热力学第二定律又叫做熵增加原理).2.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的方向进行.答案：1.(1)从低温物体传到高温物体(2)吸收热量其他影响(3)不会减小 2.增大知识点三能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的保持不变.2.能源的利用(1)存在能量耗散和.(2)重视利用能源时对的影响.(3)要开发新能源(如、生物质能、风能、水流能等).答案：1.转化转移总量 2.品质降低环境(3)太阳能考点对热力学第一定律的理解1.内能和改变内能的两种方式(1)内能是物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能.(2)做功和热传递能够改变物体的内能，二者在改变内能上是等效的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的：做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移.2.对公式ΔU＝Q＋W符号的确定(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，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＝ΔU，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ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量.考向1 对内能的理解[典例1](2016·新课标全国卷Ⅲ)(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是( )A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加[解题指导] (1)物体的内能与物体的机械运动无关.(2)一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关，而一定量的理想气体的内能只与温度有关.[解析] 温度相同的气体分子平均动能相同，仅质量相同，分子质量不同的气体，所含分子数不同，气体的动能也不同，所以内能不一定相同，A项错误；气体的内能与整体运动的机械能无关，B项错误；理想气体等温压缩过程中，其内能不变，C项正确；理想气体不考虑分子间相互作用力，分子势能为零，一定量的气体，分子数量一定，温度相同时分子平均动能相同，由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以D项正确；由盖—吕萨克定律可知，一定量的理想气体，等压膨胀过程中，温度一定升高，则其内能一定增加，E项正确.[答案] CDE考向2 对热力学第一定律的理解[典例2](多选)关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是( )A.气体体积增大时，其内能一定减少B.外界对气体做功，气体内能可能减少C.气体从外界吸收热量，其内能一定增加D.气体温度升高，其分子平均动能一定增加E.气体温度升高，气体可能向外界放热[解析] 做功和热传递是改变物体内能的两种方式，气体体积增大时，可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少；气体从外界吸收热量，可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，外界对气体做功，气体内能不一定增加，选项A、C错误，B正确.温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，其分子平均动能一定增加，内能增加，若外界对气体做的功大于内能的增加量，则气体向外放热，故D、E正确.[答案] BDE考向3 热力学第一定律的计算[典例3]如图所示pV图象中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280 J，放出热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200 J.(1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？(2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？[解析] (1)ACB过程中W1＝－280 J，Q1＝－410 J由热力学第一定律U B－U A＝W1＋Q1＝－690 J气体内能的减少量为690 J.(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量U A－U B＝690 J由题知W2＝200 J由热力学第一定律U A－U B＝W2＋Q2解得Q2＝490 J，即气体吸收热量490 J.[答案] (1)减少了690 J (2)吸收490 J考点对热力学第二定律的理解1.对热力学第二定律关键词的理解在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义.(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助.(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.2.热力学第二定律的实质自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.如：热量Q能自发传给低温物体(1)高温物体热量Q不能自发传给能自发地完全转化为(2)功热不能自发地且不能完全转化为能自发膨胀到气体体积V2(较大)(3)气体体积V1不能自发收缩到能自发混合成(4)不同气体A和B混合气体AB不能自发分离成3.两类永动机的比较考向1 对热力学第二定律的理解[典例4](多选)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是( )A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性.在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C.尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%D.制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量E.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来[解析] 机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，C正确；由能量守恒知，制冷过程中，从室内吸收的热量与压缩机做的功之和等于向室外放出的热量，故D正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，E错误.[答案] ACD考向2 热力学定律的综合应用[典例5](多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )A.第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B.能量耗散过程中能量不守恒C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功[解析] 第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，故A正确；能量耗散过程中能量也守恒，故B错误；电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是由于压缩机做功，并不违背热力学第二定律，故C错误；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确；根据热力学第二定律可知：气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其他变化，若引起外界变化则可以，故E正确.[答案] ADE考点热力学定律与气体图象的综合应用1.判断理想气体内能变化的方法(1)若做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化要用热力学第一定律进行分析.(2)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，即外界对物体(物体对外界)做的功等于物体内能的增加量(减少量).(3)等容变化，W ＝0，Q ＝ΔU ，即物体吸收(放出)的热量等于物体内能的增加量(减少量).(4)等温变化，ΔU ＝0，则W ＋Q ＝0或W ＝－Q ，即外界对物体做的功等于物体放出的热量(物体对外界做的功等于物体吸收的热量).2.理想气体与热力学第一定律相结合的解题步骤(1)以一定质量的理想气体作为研究对象.(2)应用气体实验定律或理想气体状态方程分析气体的状态变化规律.(3)结合理想气体状态方程与热力学第一定律，抓住不变量，共同确定内能与其他物理量的变化情况.[典例6] (2016·新课标全国卷Ⅱ)(多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p T 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O .下列判断正确的是( )A.气体在a 、c 两状态的体积相等B.气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C.在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D.在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E.在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功[解析] 由pV T ＝C 可知，p T 图象中过原点的一条倾斜的直线是等容线，A 项正确；气体从状态c 到状态d 的过程温度不变，内能不变，从状态d 到状态a 的过程温度升高，内能增加，B 项正确；由于过程cd 中气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外放出的热量等于外界对气体做的功，C 项错误；在过程da 中气体内能增加，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，D 项错误；过程bc 中，外界对气体做的功W bc ＝p b (V b －V c )＝p b V b －p c V c ，过程da 中气体对外界做的功W da ＝p d (V a －V d )＝p a V a －p d V d ，由于p b V b ＝p a V a ，p c V c ＝p d V d ，因此过程bc 中外界对气体做的功与过程da 中气体对外界做的功相等，E 项正确.[答案] ABE[变式] 如图所示，一定质量的理想气体经历A →B 、B →C 、C →A 三个变化过程，则：(1)符合查理定律的变化过程是 ；C →A 过程中气体 (填“吸收”或“放出”)热量， (填“外界对气体”或“气体对外界”)做功，气体的内能 (填“增加”“减少”或“不变”).(2)已知理想气体在状态A 时的温度是27 ℃，求气体在状态C 时的温度.答案：(1)B →C 吸收 气体对外界 增加 (2)150 K解析：(1)B →C 过程中，体积不变，为等容变化过程，符合查理定律；C →A 过程为等压变化，随着温度升高，气体内能增加，气体膨胀对外界做功，根据热力学第一定律可知：气体吸收热量.(2)C →A 过程中气体压强不变，由盖—吕萨克定律可知：V C T C ＝V AT A，可得T C ＝150 K. 专项精练1.[对热力学第一定律的理解]在一锅正在沸腾的水中，一个小气泡由底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的压强不断减小，则气泡在上浮过程中( )A.内能增大B.内能减小C.外界对气泡做功D.吸收热量答案：D 解析：在沸腾的水中，此环境下，气泡的温度恒定，则气泡的内能不变，故选项A 、B 错误；根据玻意耳定律，pV ＝C ，气泡在上升过程中，压强减小，则体积增大，即气泡对外做功，故选项C 错误；通过上述分析，得知气泡内能不变，且对外做功，根据ΔU ＝W ＋Q ，则气泡吸收了热量，故选项D 正确.2.[对热力学第二定律的理解](多选)根据热力学定律，下列说法中正确的是( )A.电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D.压缩气体总能使气体的温度升高答案：AB 解析：热力学第二定律的表述之一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即自发的热传递具有方向性，选项A 中热量并非自发地从低温物体传到高温物体，选项A 正确；空调机制冷过程中一方面从室内吸收热量，另一方面所消耗电能中的一部分又变为热量散失在室外，使排放到室外的热量多于从室内吸收的热量，选项B 正确；由热力学第二定律的表述“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”可知选项C错误；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，压缩气体的同时向外界放热，气体的温度可能不变，也可能降低，选项D错误.3.[热力学第一、第二定律综合]关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是( )A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的答案：D 解析：第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于零，C错误；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D正确.4.[气体图象](多选)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的Vt图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是( )A.气体的内能增大B.气体的内能不变C.气体的压强减小D.气体的压强不变E.气体对外做功，同时从外界吸收热量答案：ACE 解析：由状态A到状态B，温度升高，内能增大，A正确，B错误；由理想气体状态方程可知，由状态A到状态B，压强减小，C正确，D错误；气体内能增加，从外界吸收热量，压强减小，对外做功，E正确.5.[气体图象](多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其pT图象如图所示，下列判断正确的是( )A.过程ab中气体一定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小E.b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同答案：ADE 解析：因为pV T ＝常数，从题图中可看出，ab 过程p T不变，则体积V 不变，因此ab 过程是温度升高、压强增大、体积不变，根据热力学第一定律可知，过程ab 一定是吸热过程，A 正确；bc 过程温度不变，但是压强减小，体积膨胀对外做功，应该是吸收热量，B 错误；ca 过程压强不变、温度降低、体积减小，外界对气体做功，但由于温度降低，说明对外放热大于外界对其做的功，故C 错误；状态a 温度最低，而温度是分子平均动能的标志，所以状态a 分子的平均动能最小，D 正确；bc 过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均速率不变，因此c 状态单位面积容器壁在单位时间内受到分子碰撞的次数减少了，E 正确.。