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热力学第一第二定律复习

目录

一、热力学第一定律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1热力学第一定律的基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2能量守恒定律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3系统内能的变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.4热量和功的转换．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

二、热力学第二定律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1热力学第二定律的基本内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2熵的概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3卡诺定理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.3.1卡诺循环．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.3.2卡诺效率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.4熵增原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.4.1熵增原理的内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.4.2熵增原理的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

三、热力学第一、第二定律的综合应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.1热力学循环．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.1.1卡诺循环的热力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.1.2其他热力学循环．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2热力学系统分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

3.2.1系统的平衡状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

3.2.2系统的稳定性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.3热力学在工程中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

3.3.1热机效率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.3.2冷却系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

四、习题与思考题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

4.1热力学第一定律习题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

4.2热力学第二定律习题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

4.3综合习题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

一、热力学第一定律

热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是描述系统内部能量守恒的一条基本原理。它指出，在一个孤立系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在热力学中，这一定律表述为：

ΔU

其中：

-ΔU是系统的内能变化。

-q是通过热量传递给系统的热量。

-w是由于系统对外界做功时，外界对系统做的功。

这个公式表明了能量如何在不同形式之间转换，并且强调了系统与外界之间的能量交换关系。根据这个定律，我们可以推导出一些重要的结论，比如比热容和热容量的概念，以及热机效率等概念。

理解热力学第一定律对于深入学习热力学第二定律及其应用至关重要。热力学第二定律揭示了在自然过程中熵的变化方向和限度，而不仅仅是能量守恒的简单陈述。

1.1热力学第一定律的基本概念

热力学第一定律，也被称为能量守恒与转换定律，在热力学中具有极其重要的地位。它阐述了能量既不能创造也不能消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体的宏观过程。这一过程通常伴随着能量的吸收或释放。

在热力学系统的过程中