2023年热力学三大定律以及对生活的启示.docx
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1、2023年热力学三大定律以及对生活的启示 第一篇:热力学三大定律以及对生活的启示 浅谈热力学三大定律及其对生活的启发 姓名:周清清 学号:* 热力学方法是物理化学这门自然学科的一种主要的探讨方法,该方法探讨范畴为宏观方法,即以由大量粒子组成的宏观体系作为探讨对象,从阅历总结出的热力学第确定律和热力学其次定律为理论基础,引出了一些热力学公式或结论,从而来解决物质转变过程中的能量平衡、相平衡和化学平衡等问题。这里,值得强调的是,热力学方法属于宏观方法,因此,在探讨问题时,不考虑物质系统内部粒子的围观转变,只需考虑物质系统转变前后状态的宏观性质。下面简洁介绍一下三大定律: 1)热力学第确定律:简洁地
2、说,就是能量守恒定律。其表述形式有多种,例如,隔离系统中能量的形式可以互相转化,但是能量的总值不变;第一类永动机不行能制造胜利。封闭系统的热力学第确定律数学表达式: DU=Q+W 它说明封闭系统中的热力学能的变更量等于转变过程中系统与环境间传递的功与热的总和。它告知我们:一个孤立的系统内,其能量是稳定的,不会发生转变。 2)热力学其次定律:它的实质在于它揭示了一切与热现象有关的宏观过程都是不行逆的这一客观规律,反映了实际宏观过程进行的条件和规律,指明白各种运动形式之间存在着差异。一种运动形式不同于另一种运动形式,各种运动都有自身的特点, 不能互相代替。热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体
3、,但是不行能自发地从较冷的物体传递到较热的物体;它要告知我们的是,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,从反面的角度来理解就是,在一个孤立的系统内,假如要维持一个局部有序运动,必定导致另一局部更加无序,从而才能保证总是能量守恒。换而言之,局部有序是以牺牲局部无序为代价的结果,但是这种现象到达平衡后,最终仍会回来无序。 3)热力学第三定理:确定零度时,全部纯物质的完备晶体的熵值为零。它的意义就是告知我们,假如要形成有序排列的完备无缺的晶体,其熵值为零。熵是热量转化为功的程度,或者是分子无序程度。其实,热力学的三定律,给我们最大的启示是:任何事物都不行能是确定的有序或确定的无序,在
4、有序的事物中,往往存在着破坏其原有规则的排列或运动的因素。有序和无序在确定的条件下可以互相转化。下面结合生活谈几点启示: 任何事物都不行能是确定的有序或确定的无序,也就是说,确定的有序与确定的无序处在任何事物的两个端点,且这两个端点都无法到达。网上的一句话很有意思小时候,我总纠结与长大后要考清华还是北大,可是长大后我觉察我实在是想多了。其实,这就是一个关于幻想与现实的问题。幻想,有很大难度,是或答应以实现的志向。想要实现幻想,我们必需付出行动,也就是在外力以及内力的作用下,志向会成为现实,幻想会成真,结合热力学观点就可以表述为,热量不行能自发地从较冷的物体传递到较热的物体;假如,不付出努力,不
5、付诸行动,幻想只能成为空想、成为妄想、化为泡影。而且这种不为的过程是自发的,也就是,热量从较热物体传向较冷物体是自发进行的。 从人类社会进展的角度来看,人类社会是整个自然界的一个特殊部分,是在自然界进展确定阶段上随着人类的产生而出现的。人类社会是不断进展的,它的内在活力在于它自身的冲突性。人类社会是一个困难的冲突体系,其中生产力和生产关系的冲突、经济基础和上层建筑的冲突是社会的基本冲突,它在阶级社会中表现为阶级冲突、阶级斗争。由于生产力和生产关系、基础和上层建筑的冲突运动形成了人类社会从低级到高级的进展,阅历着从原始社会、奴隶社会、封建社会、资本主义社会到共产主义社会社会主义社会是它的初级阶段
6、这五种社会形态的依次更替。在各个社会形态的末期总表现为阶级斗争、阶级冲突的深化,破坏其原有规则的排列或运动的活动越来越多,随着冲突和斗争日趋激烈,假如要使社会接着进展,那么必定引起斗争,从整个社会进展的角度来看,这属于有序是以牺牲无序为代价的结果,也就是抗拒取得胜利,社会到达有序,但是这种现象到达平衡后,最终仍会回来无序,由于社会进展又出现新的阶级斗争和阶级冲突,因此,有序和无序在确定的条件下可以互相转化。 就拿试验室的各种仪器来说,假如仪器出现问题,我们实行不修理、不维护的做法,那么,想让这台仪器自动复原到好的状态,几乎是不行能的,非但复原到原来的状态很难,而且还会引发其他问题。这与做人的道
7、理也是一样的。人们常说,想变坏很简洁,这就意味着,变坏这个过程属于自发进行的,但是想变好的话,这需要人的自控实力,这种自控属于一种内力。 其次篇:热力学四大定律 正如玻尔的名言:“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑,那他确定没听懂。学习亦是如此。 热力学四定律:通常是将热力学第确定律及其次定律视作热力学的基本定律,但有时增加能斯特定理当作第三定律,又有时将温度存在定律当作第零定律。一般将这四条热力学规律统称为热力学定律。热力学理论就是在这四条定律的基础建立起来的。热力学第零定律:假如两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称做
8、“热力学第零定律。热力学第确定律:热力学的基本定律之一。是能的转化与守恒定律在热力学中的表现。它指出热是物质运动的一种形式,并说明,一个体系内能增加的量值E=E末-E初等于这一体系所汲取的热量Q与外界对它所做的功之和,可表示为 EWQ热力学第确定律也可表述为:第一类永动机是不行能制造的。 热力学其次定律:它的表述有很多种,但事实上都是互相等效的。比较有代表性的有如下三种表述方式: 不行能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其它转变克劳修斯。不行能从单一热源吸取热量,使之完全变成有用功而不产生其它影响开尔文。不行能制造其次类永动机普朗克。以上三种说法也包括其它表述法所描述的一个事实是:一切与热现
9、象有关的实际宏观过程都是不行逆的。 热力学第三定律:“不行能使一个物体冷却到确定温度的零度。这就是热力学第三定律。根据热力学第三定律,在下一切物质都停止运动。 虽然不能到达,但可以无限趋近。 第三篇:热力学的两大定律 热力学的两大定律 一、热力学第确定律与能量守恒定律 能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不能凭空消逝。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。 某一种形式的能是否守恒是有条件的,而能量守恒定律是无条件的,是一切自然现象都遵循的基本规律。 能量守恒定律的觉察,使人们进一步相识到:任何一种机器,只能使能量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
10、物体。而不能无中生有地创建能量,不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功的机器第一类永动机是不行能制成的。例1:约在1670年,英国塞斯特城的主教约翰维尔金是设计了一种磁力“永动机,如下图,在斜面顶上放一块强有力的磁铁,斜面 上端有一小孔,斜面下有一连接小孔直至底端的弯 曲轨道。维尔金斯认为:假如在斜面底放一个小铁 球,那么由于磁铁的吸引,小铁球就会向上运动,当小铁球运动到小孔P处时,它就要掉下,再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜面底端Q,由于有速度而 可以对外做功,然后又被磁铁吸引回到斜面上端,到小孔P处又掉下。 在以后的二百多年里,维尔金斯的永动机尽然改头换面地出现过多次,其中一次是在1878年
11、,即能量转化和守恒定律被确定20年后,而且竟在德国取得了专利权!请你分析一下,维尔金斯的“永动机能实现吗? 解答:维尔金斯的“永动机不行能实现,因为它违背了能量守恒定律。小球上升过程中,磁场力对小球做正功,使小球增加了机械能;但在小球下落时,同样也受到磁场力,而且磁场力做负功,这个负功与上升过程的正功互相抵消,可见,维尔金斯“永动机不行能源源不断向外供应能源,所以,维尔金斯的“永动机不行能实现。 热力学第确定律:在与热现象相关的物理过程中,能的转化和守恒定律的具体表达形式就是热力学第确定律物体状态转变的过程中,内能的增量等于外界对物体做的功与外界传递给物体的热量之和,其数学表达式为DU=Q+W
12、 应用热力学第确定律时必需驾驭好它的符号法则: 1功W0,表示外界对系统做功;W0,表示物体吸热;Q0,表示内能增加;内能DU0,表示内能削减。 例2:确定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8104 J的功,气体的内能削减了 1.2105 J,这以下各式正确的选项是 AW=810 J,DU=1.210 J,Q=410 J BW=810 J,DU=-1.210 J,Q=-210 J CW=-810 J,DU=1.210 J,Q=210 J DW=-810 J,DU=-1.210 J,Q=-410 J 4544554554 54解析:因为外界对气体做功,W取正值,即W=810 J;内能削减,DU
13、取负值,即DU=-1.210 J;根据DU=Q+W可知,54 Q=DU-W=(-1.2105-8104)J=-2105 J,即选项B正确。 例3:如下图,容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定。A、B的底部由带有阀门K的管道相连。整个装置与外界绝热。最初A中水面比B中的高,打开K使A中的水慢慢向B中流,最终达 到平衡,在这个过程中 A大气压力对水做功,水的内能增加 B水克服大气压力做功,水的内能削减 C大气压对水不做功,水的内能不变 D大气压对水不做功,水的内能增加 解析:因为水的体积不变,故大气压力做的总功为零,但最终到达平衡后,水的重心降低,重力势能削减
14、,而整个装置与外界绝热,根据热力学第确定律,水的内能将增加。选项D正确。 此题的表述,在外表上突出了大气压力做功,殊不知大气压力做的总功为零,而真正起关键作用的因素即重力对水做功却隐匿起来,要求学生经过独立分析去觉察这一因素。 二、热力学其次定律的两种常见表述 按热传导的方向性表述:不行能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他转变。 按内能与机械能转变过程的方向性表述:不行能从单一热源汲取热量并把它全部用来做功,而不引起其他转变。即其次类永动机是不行能制成的。 热力学其次定律的两种表述方式,都说明白与热现象有关的物理过程进行的方向,两种表述是一样的,可以证明若违背了其中一种表述,必定违背
15、另一种表述。 如何理解热力学其次定律是一个难点,如有的同学将热力学其次定律片面理解为“不行能使热量由低温物体传递到高温物体事实上,这样的过程是可能发生的,如电冰箱冷冻室内的温度已经比房间的温度低,但还可以从冷冻室中汲取热量释放到房间中去,不过此过程是不能自发地进行的,代价是要消耗电能,即“引起了其他转变,盼望同学们不要忘了这后半句。而相反的过程是可以自发的进行的让热量从高温物体传递到低温物体。 例4:以下关于能量转化的说法中,正确的选项是 A机械能可以转化为内能,但内能不能转化为机械能 B机械能可以转化为内能,内能也能转化为机械能 C机械能不行以转化为内能,但内能可以转化为机械能 D机械能可以
16、全部转化为内能,但内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他转变 答案:BD 三、热力学第确定律与热力学其次定律的区分与联系 热力学第确定律,是跟热现象有关的物理过程中能量守恒定律的特殊表达形式,它说明白功、热量和内能变更之间的定量关系。热力学其次定律指出了符合能量转化与守恒的过程能否实现的条件和过程进行的方向,它说明一切与热现象有关的实际宏观过程是不行逆的。热力学第确定律和热力学其次定律从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律,二者互相独立,又互相补充,都是热力学的理论基础。 A B 例5:以下说法正确的选项是 A一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B一切不违背能量守恒与转化定律的
17、物理过程都是可以实现的C由热力学其次定律可以推断物理过程能否自发进行 D一切物理过程都不行能自发的进行 答案:AC 附:热力学的另两大定律 热力学第零定律:若两个热力学系统中的任何一个系统都和第三个热力学系统处于热平衡状态,那么,这两个热力学系统也必定处于热平衡。这一结论称做“热力学第零定律。热力学第零定律的重要性在于它绘出了温度的定义和温度的测量方法。定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。它为建立温度概念供应了试验基础。这个定律反映出:处在同一热平衡状态的全部的热力学系统都具有一个共同的宏观特征,这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所确定的一个数值相等的状态函数,这个
18、状态函数被定义为温度。而温度相等是热平衡之必要的条件。因此,这一基本物理量实质是反映了系统的某种性质。 热力学第三定律:此定律指出,设想通过几个有限的步骤使物体冷却到确定零度,是不行能的。这一表述是能斯脱于1912年根据对低温现象的探讨得出能斯脱定理的推论。 四、能量耗散与将来能源 自然界的总能量虽然是守恒的,但根据热力学其次定律,我们无法把流散在四周的内能重新收集起来加以应用,这种现象叫能量耗散。能量耗散说明自然界的能量转化具有方向性,并提示人们要警惕能源危机。 我们现今可供利用的能源主要是煤、石油、自然气等常规能源,但由于常规能源的储量有限,加之运用时带来的环境问题。这就迫使我们开发水流能
19、、风能、太阳能、核能等新能源。而核裂变能也仅能供人们运用几百年。因此可以预见几百年后的将来能源,将以核聚变能为主,水流能、风能、太阳能为辅。这样可控热核反应的探讨就具有特殊重要的意义,而一旦取得突破,海水中丰富的氘就成为“取之不尽、用之不竭的能源一升海水中含有0.03克氘,其完全聚变所放出的能量相当于燃烧300升汽油。 例6:乌鲁木齐市达板城地区风力发电网每台风力发电机4张叶片总共的有效迎风面积为,空气密度为、平均风速为v,设风力发电机的效率风的动能转化为电能的百分比为.则每台风力发电机的平均功率P=_。 解析:t时间内冲击叶片的空气的体积为Svt,质量为rSvt,动能为 Ek=111mv2=
20、rSvtv2=rSv3t 222 依题意Pt=hEk,解得P= hrSv32 第四篇:生活定律 生活定律 1.2.墨菲定律 我们在事前应当是尽可能想得周到、全面一些,假如真的发生不幸或者损失,就笑着应对吧,关键在于总结所犯的错误,而不是企图掩盖它。 3.羊群效应 对他人的信息不行全信也不行不信,凡事要有自己的推断,稀奇能制胜,但跟随者也有后发优势,常法无定法! 4.水桶定律 若个人的某些方面是自己短板,那就要尽快把它补起来。若自己是集体中的“一块最短的木板,那就应当迎头赶上,不要拉集体的后腿。 5.不值得定律 要做有价值的事情,而且要富有激情与动力;若现实所迫,不能选择符合自己价值的事业,也不
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