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2023年国家公务员常识备考：热力学中的三大定律

2023-05-23 14:28:45 公务员考试网 https://tj.huatu.com/ 文章来源：华图教育

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　　1.第一定律(能量守恒定律)

　　内容：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。自从焦耳以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。

　　内能变换方式：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

　　改变内能的两种方式：1.做功(eg：摩擦生热) 2.热传递(eg:冬天的时候烤火)

　　否定了第一类永动机。(eg:要让马儿跑，还让马儿不吃草)

　　第一类永动机:某物质循环一周恢复到初始状态，不吸热而向外放热或做功，这叫“第一类永动机”。由能量守恒定律可知，能量不会凭空产生。这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功是不可能实现的。

　　2.第二定律(熵增定律)

　　克劳修斯表述：热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体(人为干预除外)。(eg:冰箱)

　　总结：虽然能量守恒但是自然界能量转化都是具有方向性的，不可逆的。

　　熵是什么：随时间发展，一个孤立体系中的熵绝不会减小。(eg1:一壶开水放着放着就凉了;eg2:一片树叶飘落就不会再回到树上)

　　否定了第二类永动机(能量转化有方向性)

　　第二类永动机：在热力学第一定律问世后，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，于是有人提出，设计一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头，这就是第二类永动机。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。

　　3.第三定律(绝对零度)

　　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。也叫绝对零度(T=0K即-273.15℃)。绝对零度实际是无法达到的，只是理论值。(T=温度)

　　最冷之地：智利天文学家发现了宇宙最冷之地，这个宇宙最冷之地就叫做“回力棒星云”，温度为零下272摄氏度，是目前所知自然界中最寒冷的地方，称为“宇宙冰盒子”。

　　绝对零度就是0K(约为-273.15℃或-459.67℉)

　　【刷题巩固】

　　【例题】下列说法正确的是：

　　A.物体吸收热量，其温度一定升高

　　B.热量只能从高温物体向低温物体传递

　　C.遵守热力学第一定律的过程一定能实现

　　D.做功和热传递是改变物体内能的两种方式

　　答案：D

　　【解析】做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体内能上是等效的，做功改变物体内能实质上是(机械能)和(内)能的相互转化，热传递改变内能的实质是能量的(转移);A选项错误，物体吸收了热量，内能一定增加，但是温度不一定升高，例如晶体的熔化和液体的沸腾过程;B选项错误，低温物体也会向高温物体传递热量，正确说法为“热量总是自发的由高温物体向低温物体传递”;C选项错误，热学过程除了要受到能量守恒定律的制约外，还具有方向性。故本题答案为D。