高中物理 热力学定律-必考知识点梳理全套

高中物理：热力学定律-必考知识点梳理1.内能描述一个热力学系统的状态的物理量，该物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系。对单个分子或较少数目的分子，没有意义，内能的大小由分子热运动的剧烈程度、相互作用力和分子数决定。宏观上由温度和体积决定。2.做功与内能的关系内能的增加量ΔU等于外界对系统所做的功，反之内能的减少量ΔU等于系统对外做的功，即ΔU=W；做功改变内能的常见情况：①压缩气体---外界对气体做功，气体内能增加，体积减小势能减小，则动能必然增加，温度升高；气体膨胀----气体对外界做功，气体内能减少，体积增大势能增加，则动能必然减小，温度降低。通过气体体积的变化可以来判断做功的情况。注意：气体自由膨胀时，不做功，也不与外界交换热量（因外界是真空），故内能不变。气体状态变化时做功如何计算？利用P-V图，图形与坐标轴所围的面积即为做功。②滑动摩擦力做功即“摩擦生热”，滑动摩擦力做了多少功，内能就增加多少；③碰撞过程中，系统内能的增量；④电流做功，系统的内能增加；3.热传递与内能的关系三种方式：传导、对流和辐射，由高温物体向低温物体传递，与内能大小无关，实质上是能量的转移。热量是一个过程量，衡量物体内能的改变量，ΔU=Q在改变系统内能方面，做功和热传递是等效的。做功是其它能（机械能、电能等）与内能的转换，热传递是内能的转移。4.热力学第一定律ΔU=Q+W内能的增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。其实质就是包含热力学领域在内的能量守恒定律。思考：滑动摩擦力对物体做负功，可是物体的内能却增加了，这是否与热力学第一定律矛盾？滑动摩擦力的产生本质上是分子间存在作用力，可以这样认为，摩擦力对分子层面是做正功的，导致内能增加。（了解即可）5.冰箱压缩机的工作原理制冷剂在冰箱外被压缩液化，外界做正功W，温度升高，然后向外界释放热量Q，直至与室温接近，进入冰箱后，迅速气化膨胀，对外做功W，温度快速降低，从冰箱里吸热Q，直至和冰箱内部温度接近，如此反复，将冰箱内部温度降低。6.热力学第二定律①克劳修斯表述：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体；（热传递的方向性）②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并全部用来做功，而不引起其他变化；（机械能与内能转化的方向性）揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，同时自然界各种不可逆过程都是相关联的，即由某一过程的不可逆性可推出另一过程的不可逆性。7.热机把内能转化为机械能的装置，如蒸汽机、内燃机等。①热源：指燃烧燃料而获得能量的部件；②工作物质：获得热量去做功的物质，如蒸汽、高温气体等；③冷凝器：对做功后的工作物质进行余热吸收的部分，最简单的比如大气或者其他利用余热的装置；工作物质从热源吸收热量，推动活塞做功W，然后把热量散发到冷凝器中，由能量守恒定律可知，8.永动机①第一类永动机：不消耗能量却可永远对外做功，违背能量守恒定律；②第二类永动机：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机，违背了热力学第二定律，能量的转化是有方向的。9.熵用Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目，用S表示熵，则，k称为玻尔兹曼常数；对于一个热力学系统，熵的大小表征着系统内粒子热运动的杂乱无章的程度。在任何自然过程中，一个孤立系统的熵总是增加的。①机械能、电能、化学能都属于有序度较高的能量，内能属于无序度较高的能量，所以能量转化的方向性，从有序指向无序，称为能量耗散。（只有形成了无法重新收集起来加以利用的能量时称为耗散）②判断一个过程是否可逆一般遵循两