熱力學(xué)三大定律

熱力學(xué)三大定律用于復(fù)習(xí)講解。熱力學(xué)三大定律內(nèi)能：內(nèi)能由分子動(dòng)能和分子勢(shì)能共同組成.分子動(dòng)能：分子由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能（而不是平均速率）的標(biāo)志，表征分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。.分子勢(shì)能：分子具有的由分子力所產(chǎn)生的勢(shì)能，與分子間的相互作用力的大小和相對(duì)位置有關(guān)。.性質(zhì)：1）內(nèi)能的多少與物體的溫度和體積有關(guān)；2）內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而機(jī)械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；3）任何物體在任何狀態(tài)下都具有內(nèi)能（大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)）；4）內(nèi)能是一個(gè)宏觀量，對(duì)于個(gè)別分子，無(wú)內(nèi)能可言。.內(nèi)能的改變：改變物體內(nèi)能有兩種方法，做功和熱傳遞。NOTICE:熱量和內(nèi)能的區(qū)別：熱量是一個(gè)狀態(tài)量，是熱傳遞中內(nèi)能的改變；而內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量。1）熱傳遞和做功對(duì)于改變物體的內(nèi)能是等效的。2）熱傳遞和做功的區(qū)別：熱傳遞和做功有著本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。3）做功和壓強(qiáng)變化并不等效。壓強(qiáng)增大并不一定外界對(duì)物體做功，也有可能是溫度的變化。.焦耳測(cè)定熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)：1）實(shí)驗(yàn)原理：重物P和重物P/下落時(shí)，插在量熱器中的軸及安裝在軸上的葉片開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng).量熱器中的水受到轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的攪拌，溫度上升.由重物的質(zhì)量和下降的距離可以算出葉片所做的機(jī)械功，由水和量熱器的質(zhì)量、比熱、升高的溫度可以算出得到的熱量.算出機(jī)械功和熱量的比值，即得熱功當(dāng)量的數(shù)值.2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：機(jī)械功與熱量的比值是一個(gè)常數(shù)，其數(shù)值J=4.18J/cal.用于復(fù)習(xí)講解。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)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體。在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量不變。第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：不需輸入能量便能永遠(yuǎn)對(duì)外做功的動(dòng)力機(jī)械。違反能量守恒定律，不肯能制成。熱力學(xué)第一定律：AU=Q+W第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成。00,外界對(duì)物體做功；W0,物體對(duì)外界做功；Q0,吸熱；Q0,放熱。在不及分子勢(shì)能的情況下，溫度升高，則內(nèi)能增大。Eg1：2022年理綜全國(guó)卷1116.如圖，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)成a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開(kāi)隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過(guò)程中A.氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少yszplgB.氣體不做功，內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D.氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變答：BD解：絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒(méi)有熱傳遞，Q=0,稀薄氣體向真空擴(kuò)散沒(méi)有做功，W=0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律，稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變。稀薄氣體擴(kuò)散體積增大，壓強(qiáng)必然減小，pv/T,所以A、C錯(cuò)，B、D正確。yszplgEg2：（對(duì)比練習(xí)）2022年全國(guó)卷5,圖中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞（連同拉桿）是絕熱的，且不漏氣，以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中（）dyszplgE甲不變，E乙減小E甲增大，E乙不變C.E甲增大，E乙減小D.E甲不變，E乙不變答：C解：將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中，甲氣室中氣體的體積減小，外界對(duì)甲氣體做功，用于復(fù)習(xí)講解。W0，由于氣缸、活塞是絕熱的，Q=0,由熱力學(xué)第一定律△E=W+Q,AEO,即E甲增大；乙氣室中氣體的體積增大，氣體對(duì)外做功，WO,AEO,即E乙減小選項(xiàng)C正確。DyszpNotice:乙不是自由擴(kuò)散。Eg3：2022年江蘇卷11、如圖所示，絕熱氣缸中間用固定栓將可無(wú)摩擦移動(dòng)的導(dǎo)熱隔板固定，隔板質(zhì)量不計(jì)，左右兩室分別充有一定量的氫氣和氧氣（視為理想氣體）。初始時(shí)，兩室氣體的溫度相等，氫氣的壓強(qiáng)大于氧氣的壓強(qiáng)，松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡，下列說(shuō)法中正確的是（）A.初始時(shí)氫分子的平均動(dòng)能大于氧分子的平均動(dòng)能B.系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的內(nèi)能比初始時(shí)的小C.松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過(guò)程中，有熱量從氧氣傳遞到氫氣D.松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過(guò)程中，氧氣的內(nèi)能先增大后減小答：CD解：溫度是分子的平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，初始時(shí)氫氣與氧氣的溫度相同，分子的平均動(dòng)能相同，A錯(cuò)；對(duì)系統(tǒng)，氣體與氣缸外部沒(méi)有熱交換和其它能量交換，Q=0W=0，AE=0，氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能不會(huì)變化，氫氣和氧氣的內(nèi)能與初始時(shí)相等，B錯(cuò)；松開(kāi)固定栓時(shí)氫氣迅速膨脹，對(duì)氧氣做功，由于氣缸絕熱，氫氣的內(nèi)能減小，溫度降低，氧氣的內(nèi)能增加，溫度升高。由于隔板是導(dǎo)熱的，熱量又從氧氣傳到氫氣，直至溫度相同，氧氣的內(nèi)能又減小，選項(xiàng)CD正確。熱力學(xué)第二定律1,兩種表述表述一（按照熱傳導(dǎo)的方向性來(lái)表述）：不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。表述二（按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述）：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。表述三：第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。以上三種表述是等價(jià)的，即可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述..第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：只需從單一熱源吸收熱能便能永遠(yuǎn)對(duì)外做功的動(dòng)力機(jī)械，違反熱力學(xué)第二定律。.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律揭示了大量分子參與宏觀過(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。EG4：2022年廣東卷13⑵.熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的表述有兩種。第一種表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化；第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。圖10（a）是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫(huà)出的示意圖：圖10（b）圖10（a）外界對(duì)制冷機(jī)做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請(qǐng)