热力学基础(一)——热力学三大定律

2020-02-23 22:28:40 admin 220

热力学基础(一)——热力学三大定律


01

热力学第一定律

热力学第一定律是能量守恒定律。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。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。


02

热力学第二定律

热力学第二定律有几种表述方式: 克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,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-普朗克表述为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。熵增表述:孤立系统的熵永不减小。热力学第二定律的每一种表述,都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。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。

因为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。


03

热力学第三定律

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)不可达到。

此外,还有热力学第零定律。即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 。也就是说热平衡是传递的。热力学第零定律是热力学三大定律的基础,它定义了温度。






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