导图社区 热力学定律
这是一篇关于热力学定律的思维导图，包括1.功、热和内能的改变；2.热力学第一定律；4.热力学第二定律；3.能量守恒定律等。
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热力学定律
1.功、热和内能的改变
焦耳的实验
实验1
用绝热性能良好的材料制作容器，容器中安装着叶片组成的搅拌器，重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水由于摩擦而温度上升。
绝热过程
系统不从外界吸热，也不向外界放热
热血过程的状态变化发生的极快。系统与外界来不及交换热量(近似）
结果
只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。
实验2
让正在下降的重物带动发电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，用电流的热效应给液体加热，使液体温度上升。
只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态就发生了同样的变化。
结论
在不同的绝热过程中，如果是系统从状态1变为状态2所需外界做功的数量是相同的。
要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2两个状态决定。
功与内能的改变
在绝热状态下，内能的变化量等于外界对系统所做的功
ΔU=U2-U1
ΔU=W
热与内能的改变
ΔU=Q
单纯的传热
2.热力学第一定律
热力学第一定律
焦耳的实验补充结论
为了改变系统的状态，做功和传热这两种方法是等价的
一定数量的功与确定数量的热相对应
定义
一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和
公式
ΔU=Q+W
补充
若用公式求出Q是负值，说明系统向外界传递热量
若求出W是负值，说明系统对外界做功
热力学第一定律的应用
四冲程内燃机
4.热力学第二定律
热力学第二定律
生活经验
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
热现象有特定的方向性，只能自发的从高温物体传向低温物体
第二类永动机
从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。
只有单一的热源，它从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化。
多种表述
克劳修斯表述
热量不能自发的从低温物体传到高温物体
开尔文表述
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
第二类永动机不可能制成
能源是有限的
能量耗散
人们使用的能源最终转化为内能后，只能使地球、大气变暖，不能自动聚集起来驱动机器做工，这类转化过程叫作“能量耗散”。
能源在使用过程中总量保持守恒，但能量的品质下降
3.能量守恒定律
探索能量守恒的足迹
人类对能量的认识
伦福德
实验表明热的本质是运动
奥斯特
电流的热效应
赛贝尔
温差电现象
法拉第
电磁感应现象
能量守恒观念的形成
盖斯
任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同
一个系统存在的一个与热量相关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是不变的
焦耳
测量了做功与传热之间的等价关系
为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础
迈尔
通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能和内能的等效性
生物体内能量的输入和输出是平衡的
通过海水在暴风雨中较热的现象
热与机械运动的等效性
能量守恒定律
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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
内能与其他能转化时的能量守恒定律
地位
19世纪的三大发现之一
能量守恒定律、细胞学说、生物进化论
永动机不可能制成
第一类永动机
违背能量守恒定律
