第十章 热力学定律课件.ppt

第十章 热力学定律,一、功与内能,结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高。,1、外界对物体做功，物体的内能增加。,2、物体对外界做功，物体的内能减少。,内能的增加量UU2U1等于外界对系统所做的功。即：,UW,膨胀时气体对外界做功；压缩时外界对气体做功。也即气体体积增大，则气体对外界做功；气体体积减小，则外界对气体做功。若在绝热情况下，气体对外界做功其内能减少；外界对气体做功其内能增加。,在外界对系统没有做功的情况下，单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态。,即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量。,UQ,二、热和内能,热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。即：,注意：热量是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个过程量，不能讲在某个时刻物体具有多少热量应该讲在热传递过程中有多少热量从高温物体传递到了低温物体。,做功是内能和其他形式的能发生转化。,热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移。,做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。但是它们还是有重要区别：,UQ,UW,不同能量形式的转化,同种能量形式的转移,改变内能的两种方式,做功,热传递,对内,对外,吸热,放热,内能增加,内能增加,内能减少,内能减少,（外界对物体做功）,（物体对外界做功）,（物体从外界吸热）,（物体对外界放热）,绝热过程,仅传热过程,一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做热力学第一定律。,UW+Q,三、热力学第一定律,【例1】（2011广东理综14题）图4为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可以在N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中（）A、外界对气体做功，气体内能增大 B、外界对气体做功，气体内能减小C、气体对外界做功，气体内能增大 D、气体对外界做功，气体内能减小,A,1、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。,四、能量守恒定律,2、意义：（1）是一个普遍适用的定律（2）将各种现象联系在一起（3）指导着人们的生产、科研（4）19世纪自然科学三大发现之一,3、永动机不可能制成,第一类永动机不需要任何动力或燃料，却能源源 不断地对外做功。,五、热力学第二定律,在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。,1、克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。,2、开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。,3、两种表述的实质：按热传递的方向性来表述 按机械能与内能转化过程的方向来表述。,将烧红的铁块投入水中，结果铁块温度更高，水的温度更低?,电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？,因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。,热传导的方向性：热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行。要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其它影响或引起其它变化。,一个在水平地面上的物体，由于克服摩擦力做功，最后要停下来。在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高。,机械能和内能的转化过程具有方向性。,打开阀门，容器A中的气体会自发地向容器B中膨胀。最后两容器都充满气体。,打开阀门,容器B中的气体能否自发地流入容器A,使B中成为真空？,热机是一种把内能转化为机械能的装置,气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1推动活塞做功W排出废气，同时把热量Q2散发到大气中。Q1=W+Q2热机效率：=W/Q1,五、热力学第二定律,在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。,1、克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。,2、开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。,3、两种表述的实质：按热传递的方向性来表述 按机械能与内能转化过程的方向来表述。,第二类永动机,热源,冷凝器,热机,做功,六、能量耗散,自然界中的宏观过程具有方向性，能量耗散从能量转化的角度反映出这种方向性。,水流的机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中。,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。,电能在灯泡中转变成光能,光被墙壁吸收后变成周围环境的内能。,