高考物理，熱力學(xué)三大定律知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
2019-01-14 16:33:19三好網(wǎng)
熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律。 熱力學(xué)第二定律有幾種表述方式： 克勞修斯表述為熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體；開(kāi)爾文-普朗克表述為不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量完全變?yōu)楣�，而不產(chǎn)生其他影響。以及熵增表述：孤立系統(tǒng)的熵永不減小。 熱力學(xué)第三定律通常表述為絕對(duì)零度時(shí)，所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零，或者絕對(duì)零度（T=0）不可達(dá)到。
第一定律
熱力學(xué)第一定律也就是能量守恒定律。自從焦耳以無(wú)以辯駁的精確實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明機(jī)械能、電能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化滿(mǎn)足守恒關(guān)系之后，人們就認(rèn)為能量守恒定律是自然界的一個(gè)普遍的基本規(guī)律。
●內(nèi)容
一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能U增量等于外界向它傳遞的熱量Q與外界對(duì)它做功A的和。（如果一個(gè)系統(tǒng)與環(huán)境孤立，那么它的內(nèi)能將不會(huì)發(fā)生變化。）
●符號(hào)規(guī)律
熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式也適用于物體對(duì)外做功，向外界散熱和內(nèi)能減少的情況，因此在使用：△E=-W+Q時(shí)，通常有如下規(guī)定：
�、偻饨鐚�(duì)系統(tǒng)做功，A>0，即W為正值。
�、谙到y(tǒng)對(duì)外界做功，A<0，即W為負(fù)值。
③系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q>0，即Q為正值
�、芟到y(tǒng)從外界放出熱量，Q<0，即Q為負(fù)值
�、菹到y(tǒng)內(nèi)能增加，△U>0，即△U為正值
�、尴到y(tǒng)內(nèi)能減少，△U<0，即△U為負(fù)值
●理解
從三方面理解
1.如果單純通過(guò)做功來(lái)改變物體的內(nèi)能，內(nèi)能的變化可以用做功的多少來(lái)度量，這時(shí)系統(tǒng)內(nèi)能的增加（或減少)量△U就等于外界對(duì)物體（或物體對(duì)外界）所做功的數(shù)值，即△U=A
2.如果單純通過(guò)熱傳遞來(lái)改變物體的內(nèi)能，內(nèi)能的變化可以用傳遞熱量的多少來(lái)度量，這時(shí)系統(tǒng)內(nèi)能的增加（或減少)量△U就等于外界吸收（或?qū)ν饨绶懦觯崃縌的數(shù)值，即△U=Q
3.在做功和熱傳遞同時(shí)存在的過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化，則要由做功和所傳遞的熱量共同決定。在這種情況下，系統(tǒng)內(nèi)能的增量△U就等于從外界吸收的熱量Q和外界對(duì)系統(tǒng)做功A之和。即△U=A+Q
●能量守恒定律
能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，能量的總量不變。
●能量的多樣性
物體運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)具有內(nèi)能、電荷具有電能、原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子能等等，可見(jiàn)，在自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。
●不同形式的能量轉(zhuǎn)化
"摩擦生熱"是通過(guò)克服摩擦力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水壺中的水沸騰時(shí)水蒸氣對(duì)壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過(guò)電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這些實(shí)例說(shuō)明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過(guò)程是通過(guò)做功來(lái)完成的。
●能量守恒的意義
1.能的轉(zhuǎn)化與守恒是分析解決問(wèn)題的一個(gè)極為重要的方法，它比機(jī)械能守恒定律更普遍。例如物體在空中下落受到阻力時(shí)，物體的機(jī)械能不守恒，但包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量守恒。
2.能量守恒定律是19世紀(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)之一，也莊重宣告了第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)幻想的徹底破滅。
3.能量守恒定律是認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力武器，這個(gè)定律將廣泛的自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來(lái)。
第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)
第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器。
其不可能存在，因?yàn)檫`背的能量守恒定律
第二定律
有幾種表述方式：
克勞修斯表述 → 熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體；
開(kāi)爾文-普朗克表述 → 不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量完全變?yōu)楣�，而不產(chǎn)生其他影響。
●關(guān)系
熱力學(xué)第二定律的兩種表述（前2種）看上去似乎沒(méi)什么關(guān)系，然而實(shí)際上他們是等效的，即由其中一個(gè)，可以推導(dǎo)出另一個(gè)。
●意義
熱力學(xué)第二定律的每一種表述，揭示了大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性，使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。
●微觀意義
一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。
第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)（不可能制成）
只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C(jī)。
△第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)效率為100%，雖然它不違反能量守恒定律，但大量事實(shí)證明，在任何情況下，熱機(jī)都不可能只有一個(gè)熱源，熱機(jī)要不斷地把吸取的熱量變成有用的功，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫物體，因此效率不會(huì)達(dá)到100%。第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律。
第三定律
熱力學(xué)第三定律通常表述為絕對(duì)零度時(shí)，所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零。 或者絕對(duì)零度（T=0K即-273.15℃）不可達(dá)到。
R.H.否勒和E.A.古根海姆還提出熱力學(xué)第三定律的另一種表述形式：任何系統(tǒng)都不能通過(guò)有限的步驟使自身溫度降低到0K，稱(chēng)為0K不能達(dá)到原理。
第零定律
熱力學(xué)第零定律：如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)均與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡，那么它們也必定處于熱平衡 。也就是說(shuō)熱平衡是遞傳的。
熱力學(xué)第零定律是熱力學(xué)三大定律的基礎(chǔ)，它定義了溫度。
(因?yàn)樵谌蠖芍�，人�?lèi)才發(fā)現(xiàn)其重要性，故稱(chēng)為"第零定律")
