热力学三大定律内容(热力学四个基本定律)

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本文目录

  1. 化学的热力学三大定律,分别解决的是什么问题
  2. 传热学三大定律
  3. 热力学公式总结
  4. 热力学四个基本定律
  5. 能量守恒的三个定律

化学的热力学三大定律,分别解决的是什么问题

热力学第一定律

这一定律又叫能量守恒定律。根据这一定律,能量之间可以互相转换,但能量既不会增多,也不会减少,一个封闭系统中的总能量是恒定的。这个定律的提出与19世纪的蒸汽机发展有关,那时很多人在研究功和热之间的关系。后来,焦耳通过大量实验总结出了这一规律,无论能量怎么转换,其总和始终守恒。

当年,一些人妄图制造出一种不需要能量输入就能做功的永动机(直到现在还有人在尝试),它们被称作第一类永动机。随着热力学第一定律的确立,直接宣告第一类永动机无法实现。

热力学第二定律

这一定律又叫熵增定律。虽然能量之间可以互相转换,但却有方向性,在自发的情况下,温度较低的物体不可能会把自身的热量传递给温度较高的物体。或者说热能不可能百分百转化为功,总会损失掉一些。从微观角度来说,封闭系统的混乱度会变得越来越高,即熵会增加。

一些人认为,既然热力学第一定律表明能量是守恒的,那么,如果从海水等环境中吸收热量就能制造出可以不断做功的机器。虽然这并不违反能量守恒定律,但通过热力学第二定律可知,能量转换具有方向性,这意味着第二类永动机无法实现。

热力学第三定律

这一定律表明,理论上存在一个最低温度——绝对零度,此时系统的熵为零,但这个温度是无法达到的。这是因为在绝对零度下,粒子停止运动,但宇宙中并没有绝对静止这样的状态。最低温度的大小为0开氏度,或者相当于-273.15摄氏度。

传热学三大定律

传热学的三大定律是:

1、热力守恒定律,即热量不会凭空产生或消失;

2、第二定律热力学,即热量总是从高温流向低温;

3、古典热力学第三定律,即在相同条件下,物质交换热量的量是唯一的。

热力学公式总结

热学公式C水=4.2×103J/(Kg·℃)

1、吸热:Q吸=Cm(t-t0)=CmΔt

2、放热:Q放=Cm(t0-t)=CmΔt

3、热值:q=Q/m

4、炉子和热机的效率:η=Q有效利用/Q燃料

5、热平衡方程:Q放=Q吸

6、热力学温度:T=t+273K

7.燃料燃烧放热公式Q吸=mq或Q吸=Vq(适用于天然气等)

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。

●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。)

●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

●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。即△U=A+Q

●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,在转移和转化的过程中,能量的总量不变。

●能量的多样性

物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等,可见,在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。

●不同形式的能量转化

"摩擦生热"是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的。

●能量守恒的意义

1.能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法,它比机械能守恒定律更普遍。例如物体在空中下落受到阻力时,物体的机械能不守恒,但包括内能在内的总能量守恒。

2.能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一,也庄重宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。

3.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器,这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来。

第一类永动机

第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。其不可能存在,因为违背的能量守恒定律

第二定律

有几种表述方式:

克劳修斯表述→热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体,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→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。

●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。

第三定律

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即-273.15℃)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。

第零定律

热力学第零定律:如果两个热力学系统均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。也就是说热平衡是递传的。

热力学第零定律是热力学三大定律的基础,它定义了温度。

(因为在三大定律之后,人类才发现其重要性,故称为"第零定律")

热力学四个基本定律

热力学定律

描述物理学中热学规律的定律

热力学定律,是描述物理学中热学规律的定律,包括热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。其中热力学第零定律又称为热平衡定律,这是因为热力学第一、第二定律发现后才认识到这一规律的重要性;热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象中的应用;热力学第二定律有多种表述,也叫熵增加原理。

能量守恒的三个定律

能量守恒定律:能量在任何情况下都不会被创造或毁灭,只能从一种形式转化为另一种形式。简单来说,就是总能量守恒。

热力学第一定律(能量守恒定律):能量在任何可逆过程中都是守恒的。简单来说,就是任何物理过程中能量的总量都保持不变。

熵不减定律:熵是一个物理系统的混乱程度的度量。在任何孤立系统中,熵永远不会减少,只会增加或保持不变。简单来说,就是宇宙的混乱程度总是增加的。

这三大定律都涉及到能量守恒,在物理学、化学、热力学等众多学科中都有着广泛应用。

关于热力学三大定律内容的内容到此结束,希望对大家有所帮助。

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