热力学定律（选修三第三章）
（1）焦耳的实验
绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。
【代表性实验】
①重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。
②通过电流的热效应给液体加热。
实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。
内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量。
（2）功与内能的改变
在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量，等于外界对系统所做的功W，即
。
的适用条件是绝热过程。
做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。外界对物体做功，则W>0，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做功，则W<0.物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。
做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
功与内能的区别：功是过程量，内能是状态量；物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多。
【注意】
外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少。
在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化．在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。
（3）热与内能的改变
传热：热从高温物体传到了低温物体。条件：物体的温度不同。
热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
热与内能的改变：当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量等于外界向系统传递的热量Q，即
。
传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能的转移。
热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体。
【传热与做功在改变系统内能上的异同】
①做功和传热都能引起系统内能的改变。
②做功时，内能与其他形式的能发生转化；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。
【热量和内能】
①内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定．要使系统的内能发生变化，可以通过热传递和做功两种方式来完成。
②热量是热传递过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。
③对某一状态而言，只有“内能”，不存在“热量”和“功”．不能说一个系统中含有多少热量。
热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志。
热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。
【改变内能的两种方式的比较】
改变内能的两种方式：做功与传热。两者对改变系统的内能是等价的。
热力学第一定律：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。
热力学第一定律的表达式：。
公式符号说明
①W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值。
②Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值。
【气体状态变化的几种特殊情况】
①绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功。
②等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量。
③等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)。
【判断气体是否做功的方法】
一般情况下看气体的体积是否变化。
①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0。
②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0。
【应用热力学第一定律解题的一般步骤】
①根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负；
②根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量；
③再根据未知量结果的正负来确定吸放热情况、做功情况或内能变化情况。
3.能量守恒定律
（1）探索能量守恒的足迹
内容：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。
【能量守恒的两种表达】
①某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。
②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
【能量的存在形式及相互转化】
①各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等。
②各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。
（3）永动机不可能制成
①第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
②第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成。如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W+Q知，系统内能将减小。若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的。
4.热力学第二定律
（1）热力学第一定律
定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．
【热力学第二定律的克劳修斯表述】
热量不能自发地从低温物体传到高温物体。(阐述的是传热的方向性。)
①热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。
②气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体。
③机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
④气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。
【热力学第二定律的开尔文表述】
①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能。
②热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W<Q。
内容：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。(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)。
“自发地”是指：热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性。在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。
“不产生其他影响”的含义是：发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。
“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电。
“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除。
热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。
【热力学第一定律和热力学第二定律的比较】
【两类永动机的比较】
（2）能源是有限的
能源：具有高品质的容易利用的储能物质。
能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。
能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，能源减少了。
能量与能源的区别：①能量是守恒的，既不会增加也不会减少；②能源是能够提供可利用能量的物质；③能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源。
