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第十章 热力学定律
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专题归纳
思考并回答下列问题
本章共有6节,大致可分为三个单元,第一单元包括第1~3节,着重介绍热力学第一定律及其实验基础;第二单元包括第4、5节,分别从宏观和微观两个方面阐释热力学第二定律和熵;第三单元包括第6节内容,讲能源的开发和节能。
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1.思考关于“热力学第一定律”的学习内容,正确填写下图。
答案:①W ②Q ③转化 ④转移 ⑤做功和热传递 ⑥W+Q
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2.做功和热传递改变内能是等效的,本质上有什么不同?
答案:在改变物体的内能上,做功和热传递可以起到同样的效果,如果把内能改变相同的两个物体放在一起,我们无法分辨出哪个是热传递改变内能的,哪个是做功改变内能的。不过,做功和热传递还是有着本质的区别的。
从运动形式看:做功是其他形式的能和物体微观分子热运动的转化;热传递则是通过分子之间的相互作用,发生了分子热运动的转移。
从能量角度看:做功是其他形式的能和物体内能的转化;热传递则是内能在物体之间或物体的不同部分之间的转移。
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3.请你写出热力学第一定律的表达式,并说明公式中各字母代表的物理意义和符号是如何规定的。
答案:公式为ΔU=Q+W。
符号规定:当外界对物体做功时,W取正,物体克服外力做功时,W取负;当物体从外界吸热时,Q取正,物体向外界放热时,Q取负;ΔU为正,表示物体内能增加,ΔU为负,表示物体内能减少。
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4.思考关于“热力学第二定律”的学习内容,正确填写下图。
答案:①热量不能自发地从低温物体传到高温物体 ②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 ③一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 ④在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减少
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5.如何理解热力学第一定律与热力学第二定律的相辅性?
答案:热力学第一定律中,摩擦力做功可以全部转化为内能。热力学第二定律却说这一内能在不引起其他变化的情况下不可能完全用来做功。热量可以从高温物体自动传向低温物体,而热力学第二定律却说热量不能自动从低温物体传向高温物体。热力学第一定律说明在任何过程中能量必定守恒,热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程均可以实现。热力学第二定律是反映自然界过程进行的