關于高中物理選修3-3最後一章：熱力學定律，最重要的是理解、掌握好熱力學第一定律，高考中出現幾率不小，尤其是公式中的符号法則。

其他方面的知識，僅需要了解即可，在高考中如果出現，也是以選擇題形式，判斷說法對錯。

知識點一、功和内能

1、絕熱過程：

熱力學系統隻由于外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界傳熱的熱力學過程，稱為絕熱過程。

2、内能：

内能是一種與熱運動有關的能量。在物理學中，我們把物體内所有分子作無規則運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的内能。内能用字母U表示。在宏觀上，熱力學系統的内能U是狀态量的函數，由系統的分子數、溫度、體積決定。

3、絕熱過程功和能的關系

功是過程量，能量是狀态量，功是能量變化的量度。某熱力學系統從狀态1經過絕熱過程達到狀态2時，内能的增加量就等于外界對系統所做的功W，即

ΔU=W

可見，這一過程實現了其它形式的能與内能之間的轉化

知識點二、熱和内能

1、熱傳遞：兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，這個過程稱之為熱傳遞。

2、熱傳遞的方式：熱傳導、對流熱、熱輻射。

3、熱傳遞過程熱和能的關系

某熱力學系統從狀态1經過單純的傳熱過程達到狀态2時，内能的增加量就等于外界對系統傳遞的熱量Q，即

ΔU=Q

可見，這一過程隻是實現了内能與内能之間的轉移。

知識點三、熱力學第一定律、能量守恒定律

1、熱力學第一定律

①熱力學第一定律表述：

一個熱力學系統的内能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所作的功的和。

②熱力學第一定律表達式

ΔU=W Q

③應用熱力學第一定律解題的思路與步驟：

1)、明确研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學系統。

2）、分别列出物體或系統(吸收或放出的熱量)和外界對物體或系統所做的功。

3）、據熱力學第一定律列出方程進行求解，應用熱力學第一定律計算時，要依照符号法則代入數據，對結果的正負也同樣依照規則來解釋其意義。

4）、幾種特殊情況：

若過程是絕熱的，即Q=0，則：W=ΔU，外界對物體做的功等于物體内能的增加。

若過程中不做功，即W=0，則：Q=ΔU，物體吸收的熱量等于物體内能的增加。

若過程的始末狀态物體的内能不變，即ΔU=0，則:W Q=0,外界對物體做的功等于物體放出的熱量。

④對熱力學第一定律的理解：

熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變内能的方式是等效的，而且給出了内能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系，此定律是标量式，應用時熱量的單位應統一為國際單位制中的焦耳。

2、能量守恒定律

①能量守恒定律内容：能量既不會憑空産生，也不會憑空消失，它隻能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一物體，在轉化和轉移的過程中其總量不變。

②對能量守恒定律的理解：

1）在自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應，如物體做機械運動具有機械能，分子運動具有内能等。

2）某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。

③第一類永動機不可制成

1）第一類永動機是一類所謂不需外界輸入能源、能量，并且對外做功的機械。

2）第一類永動機不可制成是因為其違背了熱力學第一定律，即能量轉化和守恒定律。

知識點四、熱力學第二定律

1、熱力學第二定律的表述：

一種表述：熱量不能自發的從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。

另一種表述：（開爾文表述）不可能從單一熱庫吸收熱量，将其全部用來轉化成功，而不引起其他的影響。

2、對熱力學第二定律的理解:

① 在熱力學第二定律的表述中,自發和不産生其他影響的涵義，自發是指熱量從高溫物體自發地傳給低溫物體的方向性，在傳遞過程中不會對其他物體産生影響或需要借助其他物體提供能量等的幫助。不産生其他影響的涵義是使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體或從單一熱源吸收熱量全部用來做功，必須通過第三者的幫助，這裡的幫助是指提供能量等，否則是不可能實現的。

② 熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的每一種表述，揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性。

③第二類永動機不可制成

1）第二類永動機是一類所謂在僅有一個熱源的條件下便能夠不斷運動并且對外做功的機械。

2）第二類永動機不可制成是因為其違背熱力學第二定律（一切自然過程總是沿着分子熱運動的無序性增大的方向進行）

知識點五、熱力學第二定律的微觀解釋

1、熱力學第二定律的微觀意義

一切自發過程總是沿着分子熱運動的無序性增大的方向進行。

2、熵增加原理：熵是分子熱運動無序程度的定量量度，在絕熱過程或孤立系統中，熵是增加的。

①熵是反映系統無序程度的物理量，正如溫度反映物體内分子平均動能大小一樣。

②系統越混亂，無序程度越大，就稱這個系統的熵越大。系統自發變化時，總是向着無序程度增加的方向發展，至少無序程度不會減少，也就是說，系統自發變化時，總是由熱力學概率小的狀态向熱力學概率大的狀态進行。從熵的意義上說，系統自發變化時總是向着熵增加的方向發展，不會使熵減少。

③任何宏觀物質系統都有一定量的熵，熵也可以在系統的變化過程中産生或傳遞。

④一切自然過程的發生和發展中，總熵必定不會減少。

知識點六、能源和可持續發展

1、能量耗散：系統的内能流散到周圍的環境中，沒有辦法把這些内能收集起來加以利用

2、能源的重要性：能源是社會存在與發展永遠不可或缺的必需品，是國民經濟運動的物質基礎，它與材料、信息構成現代社會的三大支柱。

3、化石能源：人們把煤、石油叫做化石能源。

4、生物質能：生物質能指綠色植物通過光合作用儲存在生物體内的太陽能，儲存形式是生物分子的化學能。

5、風能：為了增加風力發電的功率，通常把很多風車建在一起，我國新疆、内蒙古等地已經開始大規模利用風力發電。

6、水能：水是可再生的，水電對環境的影響小，發電成本低。

7、太陽能：通過太陽電池将太陽能直接轉換成電能。

結 束

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