大学热力学定律(二大学热力学第二定律)

专题（二）热力学定律 能量守恒定律

基础知识：

热力学第一定律：由于做功和热传递在改变系统内能或状态上等价的，即一定数量的功和确定数量热量 ，故我们说：一个热力学系统内能的增量 外界向它传递的热量与外界对它所做的功 ，即叫做热力学第一定律，表达式： 。

在上式中，若U ∆取正值表示系统的内能 ，若U ∆取负值表示系统的内能 ；若Q 取正值表示系统 了热量，若Q 取负值表示系统 了热量；若W 取正值表示 ，若W 取负值表示 。即系统内能的变化可用热量与功的 来判断。

能量守恒定律：很多科学家通过对自然现象或一些实验过程的分析得出能量守恒结论，即能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，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，在转移或转化过程中其总能量 。

能量守恒定律把人们认为 的各种现象、表面上 的各类运动统一在一个自然规律中，也为人类研究自然规律提供了有力的武器。

人们想要制造的不需要任何动力或燃料却能不断地对外做功的第一类永动机，却总是失败的原因是 。

第一组

例１.物体的内能增加了20Ｊ，则 （ ）

A ．一定是外界对物体做了20Ｊ的功

B ．一定是物体吸收了20J 的热量

C ．可能是外界对物体做了20J 的功，也可能是物体吸收了20J 的热量

D ．可能是物体吸收热量的同时外界对物体做了功，且热量和功共20J

例2． 关于物体内能的变化，以下说法正确的是

A ．物体对外做功，内能一定减小

B ．物体吸收热量，内能一定增大

C ．一定量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少

D ．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变

例3． 如图10－3－2所示容器，A 、B 中各有一个可自由移

动的活塞，活塞下面是水上面是大气、大气压恒定，A 、B 间带有阀

门K 的管道相连，整个装置与外界绝热，开始时A 的水面比B 高，

开启K ，A 中的水逐渐向B 中流，最后达到平衡，在这个过程中

A ．大气压力对水作功，水的内能增加

B ．水克服大气压力作功，水的内能减少

C ．大气压力对水不作功，水的内能不变

D ．大气压力对水不作功，水的内能增加

1．关于物体内能的变化，以下说法正确的是（）

A.物体吸热，内能一定增大

B.物体对外做功，内能可能增大

C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变

D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（）

A.秋千的机械能守恒

B.秋千的能量正在消失

C.只有动能和重力势能的相互转化

D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒

3．下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有 ( )

A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体

B.水平飞行并射穿木块的子弹

C.在绝热的条件下被压缩的气体

D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动

4．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（）

A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正

B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负

C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正

D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负

5．对于在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是（）

A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热

B.水的内能不变，对外界做功，从外界吸热

C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热

D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热

6．为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化，以下方法可行的是（）

A.以较大的功率对物体做功

B. .以较小的功率对物体做功

C.该物体以较大的功率对外做功

D. 该物体以较小的功率对外做功

7．图10.3-1所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的P—1

V图线，则在此过程

中（）

A.气体的内能改变

B.气体的体积增大

C.气体向外界放热

D.气体对外界做功图10.3-1

8．从10m高空由静止开始下落的水滴，在下落的过程中，水滴重力势能的40﹪转化为水的内能使水的温度升高，则水滴落下后温度升高多少？[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）]

9．一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了2000J的功，稳定后使容器中2千克的水温度升高了0.2℃，假设盛水容器绝热。问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？

热力学第二定律

1.可逆与不可逆过程

（1）热传导的方向性

热传导的过程可以自发地由向进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有性，是一个过程（可逆或不可逆）。

热量Q能自发传给

低温物体

高温物体

Q不能自发传给

(2)说明：

①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。

②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物

体。

③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对

其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。

2.热力学第二定律的两种表述

①.克劳修斯表述：

②.开尔文表述：

3.热机

热机是把能转化为能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。

由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2

我们把和的比值叫做热机效率，用η表示，即η=W Q

4.第二类永动机

①.设想：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。

②.第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但