高中热力学定律市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

,热力学,南京市第一中学物理,组,热力学定律,1/35,1.功和内能,2/35,焦耳试验,使系统热力学状态发生改变两个路径是,做功和传热.,与外界没有热交换过程叫做,绝热过程.,焦耳试验说明:,使系统状态经过绝热过程发生改变时,做功数量只由过程始末状态决定,而与做功方式无关.,3/35,内能,功是能改变量度.,任何热力学系统都存在一个只依赖于系统本身状态物理量,内能.,内能在两个状态间改变,差值,等于外界在绝热过程中对系统所做功，即,U=W,做功过程与内能关系,.,4/35,2.热和内能,5/35,热传递,没有做功而使物体内能改变物理过程叫做,热传递.,热传递发生条件:,T,0,;,热传递过程中,热量从高温物体传递到低温物体.,热传递三种方式:,传导,对流,辐射,6/35,热和内能,热量,是在单纯传热过程中,系统内能改变量度.,内能在两个状态间改变,差值,等于外界向系统传递热量，,即,U=Q,热传递过程与内能关系,.,热量概念只在包括能量传递时才有意义:不能说物体含有多少热量,只能说物体吸收或放出了多少热量.,7/35,做功和热传递,做功和热传递对改变系统内能是等效,做功和热传递主要区分:,做 功,内能与其它形式能之间,转化;,热传递,内能在物体之间或物体不一样部分,之间,转移.,8/35,3.热力学第一定律,能量守恒定律,9/35,热力学第一定律,单纯对系统做功:,U=W,单纯对系统传热:,U=Q,;,普通情况下,物体与外界同时发生做功和热传递,则,U=Q+W,.,热力学第一定律:,一个热力学系统内能增量等于外界向它传递热量与外界对它所做功和.,10/35,公式,U=Q+W,表示内能改变与热量、功之 间关系,是热力学第一定律数学形式,注意,物体吸热,Q,0,物体放热,Q,0,物体对外界做功,W,0,物体内能降低,U,W,22/35,由此,热力学第二定律又能够表述以下,不可能从单一热库吸收热量,使之完全用于做功,而不产生其它影响.,开尔文表述阐述是机械能与内能转化方向性:,机械能能够全部转化为内能,内能却无法全部用于做功而转化成机械能.,23/35,热力学第二定律克劳修斯表述和开尔文表述是等价.,两种表述能够相互推导.,自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性,定律揭示了有大量分子参加宏观过程方向性 :,一切与热现象相关实际宏观过程都是不可逆,.,这种不可逆性都是相互关联,由一个过程不可逆性能够经过推理得知另一个过程不可逆性.由此,对任何一类宏观过程进行方向说明,都能够作为热力学第二定律表述.,24/35,第二类永动机不可能制成,能从单一热源吸收热量,使之完全变为有用功而不产生其它影响热机叫做,第二类永动机.,第二类永动机即使不违反热力学第一定律,不过违反了热力学第二定律,所以是不可能制成.,25/35,5.热力学第二定律微观解释,26/35,热力学第二定律微观解释,一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大方向进行.,27/35,熵,系统宏观态所对应微观态多少表征了系统宏观态无序程度,该无序程度决定着宏观过程演变方向.,若用,表示系统一个宏观态所对应微观态数目,则,就是该系统分子运动无序性量度.,用,S,表示熵,定义,S,=,k,ln,式中,k,是玻尔兹曼常数,.,熵,S,也是系统分子运动无序性量度.熵较大宏观态就是无序程度较大宏观态.,28/35,热力学第二定律熵表述,在任何自然过程中,一个孤立系统熵永不降低.,由此,热力学第二定律又称为,熵增加原理.,系统有序可能是存在着,只是因为通向无序渠道比通向有序渠道多得多,所以无序程度较大宏观态即熵较大宏观态出现几率就较大.,29/35,一个孤立系统总是从熵小状态向熵大状态演变,而熵值较大意味着较为无序,所以自发宏观过程总是向着无序程度更大方向演变.,30/35,热力学第三定律,不可能经过有限过程把一个物体冷却到绝对零度.,或,绝对零度不可能到达,31/35,6.能源和可连续发展,32/35,能量耗散和品质降低,没有方法把流散到周围环境内能重新搜集起来加以利用,这种现象叫做,能量耗散.,机械能、电能、化学能等都是集中度较高而且有序度较高能量,它们变为内能后,就成为愈加分散而且无序度更大能量.,各种形式能量向内能转化,是无序程度较小状态向无序程度较大状态转化,这一转化能自动地、全额地发生.,33/35,从可被利用价值来看,内能较之机械能、电能等,是一个低品质能量.,能量耗散即使不会使能总量降低,却会造成能量品质降低.,即使能量不会降低但能源会越来越少,所以应该节约能源.,34/35,能源与人类社会发展,能源与环境,开发新能源,35/35,