[Editar este párrafo] La primera ley de la termodinámica La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía.
Contenido
El incremento de energía interna de un sistema termodinámico es igual a la suma del calor transferido a él desde el mundo exterior y el trabajo realizado por el mundo exterior. (Si un sistema está aislado de su entorno, su energía interna no cambiará.)
Expresión: △U=W Q
Reglas simbólicas
: Las matemáticas La expresión de la primera ley de la termodinámica también se aplica a la situación en la que un objeto realiza trabajo hacia el exterior, disipa calor al mundo exterior y reduce la energía interna. Por lo tanto, cuando se utiliza: △U=W Q, generalmente existen las siguientes disposiciones:
① El trabajo externo se realiza en el sistema, Wgt 0, es decir, W es un valor positivo.
②El sistema funciona en el mundo exterior, es decir, el mundo exterior realiza un trabajo negativo en el sistema, Wlt 0, es decir, W es un valor negativo
③El sistema; absorbe calor del mundo exterior, Qgt 0, es decir, Q es un valor positivo
④El sistema libera calor del mundo exterior, Qlt 0, es decir, Q es un valor negativo
;⑤La energía interna del sistema aumenta, △Ugt; es decir, △U es valor positivo
⑥La energía interna del sistema disminuye, △Ult 0, es decir, △U es; un valor negativo
Comprensión
Comprender desde tres aspectos
1. Si la energía interna de un objeto cambia simplemente haciendo trabajo, el cambio en la energía interna. Se puede medir por la cantidad de trabajo realizado. En este momento, la cantidad de aumento (o disminución) en la energía interna del objeto △U es igual al efecto del mundo exterior sobre el objeto (o el efecto del objeto). en el mundo exterior) ) El valor del trabajo realizado, es decir, △U=W
2 Si la energía interna del objeto cambia simplemente mediante transferencia de calor, el cambio en la energía interna puede ser. medido por la cantidad de calor transferido En este momento, la energía interna del objeto La cantidad de aumento (o disminución) de energía △U es igual al valor del calor Q absorbido (o liberado al exterior) por el mundo exterior. , es decir, △U=Q
3. En el proceso de coexistencia de trabajo y transferencia de calor, el cambio en la energía interna de un objeto está determinado tanto por el trabajo realizado como por el calor transferido. En este caso, el incremento △U de la energía interna del objeto es igual a la suma del calor Q absorbido del mundo exterior y el trabajo W realizado en el mundo exterior. Es decir, △U=W Q
Ley de Conservación de la Energía
Contenido
La energía no se puede crear ni desaparecer de la nada. Sólo puede ser. convertido de una forma a otra, o transferido de un objeto a otro.
Diversidad de energía
El movimiento de los objetos tiene energía mecánica, el movimiento de las moléculas tiene energía interna, las cargas eléctricas tienen energía eléctrica, el movimiento dentro del núcleo tiene energía atómica, etc. Se puede ver que diferentes energías en la naturaleza. Las formas corresponden a diferentes formas de movimiento.
Conversión de diferentes formas de energía
La "generación de calor por fricción" es la conversión de energía mecánica en energía interna superando la fricción y realizando trabajo cuando el agua de la tetera hierve; el vapor de agua actúa sobre la tapa. Levantar la tapa del hervidor indica que la energía interna se convierte en energía mecánica y la energía eléctrica se puede convertir en energía interna pasando corriente eléctrica a través del cable calefactor eléctrico. . . Estos ejemplos ilustran que diferentes formas de energía se pueden convertir entre sí, y este proceso de conversión se completa mediante el trabajo.
La importancia de la conservación de la energía
1. La conversión y conservación de la energía es un método extremadamente importante para analizar y resolver problemas. Es más común que la ley de conservación de la energía mecánica. . Por ejemplo, cuando un objeto cae en el aire y encuentra resistencia, la energía mecánica del objeto no se conserva, pero sí la energía total, incluida la energía interna.
2. La ley de conservación de la energía fue uno de los tres principales descubrimientos de las ciencias naturales del siglo XIX. También declaró solemnemente la total desilusión de otro tipo de fantasía de movimiento perpetuo.
3. La ley de conservación de la energía es un arma poderosa para comprender y transformar la naturaleza. Esta ley conecta una amplia gama de campos de las ciencias naturales y la tecnología.
El primer tipo de máquina de movimiento perpetuo (imposible de hacer)
Una máquina que no consume energía pero que puede realizar un trabajo continuo en el exterior.
No puede existir porque viola la ley de conservación de la energía [editar este párrafo] La segunda ley de la termodinámica La segunda ley de la termodinámica tiene varias expresiones:
Expresión de Clausius
El calor se puede transferir espontáneamente de un objeto más caliente a un objeto más frío, pero es imposible transferir espontáneamente de un objeto más frío a un objeto más caliente
Enunciado de Kelvin-Plan Gram
;Es imposible absorber calor de una sola fuente de calor y convertir este calor en trabajo sin otros efectos.
Expresión de entropía
A medida que pasa el tiempo, la entropía de un sistema aislado nunca disminuirá.
Relación
Las dos expresiones de la segunda ley de la termodinámica (las dos primeras) parecen no tener relación, pero en realidad son equivalentes, es decir, una de ellas puede ser deducido.
Importancia
Cada expresión de la segunda ley de la termodinámica revela la direccionalidad de procesos macroscópicos en los que participan un gran número de moléculas, concientizando a las personas sobre los procesos macroscópicos que involucran fenómenos térmicos que ocurren. en la naturaleza todos los procesos son direccionales.
Importancia microscópica
Todos los procesos naturales siempre proceden en la dirección de un desorden creciente del movimiento térmico molecular.
El segundo tipo de máquina de movimiento perpetuo (imposible de hacer)
Un motor térmico que sólo absorbe calor de una única fuente de calor y lo convierte completamente en trabajo útil sin provocar otros cambios.
∵La eficiencia del segundo tipo de máquina de movimiento perpetuo es 100. Aunque no viola la ley de conservación de la energía, una gran cantidad de hechos demuestran que, bajo cualquier circunstancia, una máquina térmica no puede tener solo una fuente de calor. El motor térmico debe absorber continuamente la energía. Cuando el calor se convierte en trabajo útil, parte del calor inevitablemente se transferirá a objetos de baja temperatura, por lo que la eficiencia no llegará a 100. El segundo tipo de máquina de movimiento perpetuo viola la segunda ley de la termodinámica. [Editar este párrafo] La tercera ley de la termodinámica La tercera ley de la termodinámica generalmente se expresa como el valor de entropía de todos los cristales perfectos de materia pura es cero en el cero absoluto. O el cero absoluto (T=0K) es inalcanzable.
R.H. Fuhler y E.A. Guggenheim también propusieron otra expresión de la tercera ley de la termodinámica: ningún sistema puede reducir su temperatura a 0K mediante pasos finitos, lo que se denomina principio de falla 0K. [Editar este párrafo] Además, la ley cero de la termodinámica
La ley cero de la termodinámica: si dos sistemas termodinámicos están cada uno en equilibrio térmico con un tercer sistema termodinámico, entonces también deben estar en equilibrio térmico.