2024年國家公務員考試常識積累:熱力學的三大定律
科技常識考試頻率比較高,其中理解性和識記性考查方式均有,考查范圍廣泛,需注重日常積累。今天公考通(www.jinglongming.com)主要給大家介紹的是物理當中的熱力學三大定律。
1.第一定律(能量守恒定律)
內(nèi)容:能量既不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中,能量的總量不變。自從焦耳以精確實驗結(jié)果證明機械能、電能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化滿足守恒關系之后,人們就認為能量守恒定律是自然界的一個普遍的基本規(guī)律。
內(nèi)能變換方式:一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。
改變內(nèi)能的兩種方式:1.做功(eg:摩擦生熱) 2.熱傳遞(eg:冬天的時候烤火)
否定了第一類永動機。(eg:要讓馬兒跑,還讓馬兒不吃草)
第一類永動機:某物質(zhì)循環(huán)一周恢復到初始狀態(tài),不吸熱而向外放熱或做功,這叫“第一類永動機”。由能量守恒定律可知,能量不會憑空產(chǎn)生。這種機器不消耗任何能量,卻可以源源不斷的對外做功是不可能實現(xiàn)的。
2.第二定律(熵增定律)
克勞修斯表述:熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體(人為干預除外)。(eg:冰箱)
總結(jié):雖然能量守恒但是自然界能量轉(zhuǎn)化都是具有方向性的,不可逆的。
熵是什么:隨時間發(fā)展,一個孤立體系中的熵絕不會減小。(eg1:一壺開水放著放著就涼了;eg2:一片樹葉飄落就不會再回到樹上)
否定了第二類永動機(能量轉(zhuǎn)化有方向性)
第二類永動機:在熱力學第一定律問世后,人們認識到能量是不能被憑空制造出來的,于是有人提出,設計一類裝置,從海洋、大氣乃至宇宙中吸取熱能,并將這些熱能作為驅(qū)動永動機轉(zhuǎn)動和功輸出的源頭,這就是第二類永動機。從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響的熱機稱為第二類永動機。
3.第三定律(絕對零度)
熱力學第三定律通常表述為絕對零度時,所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零。也叫絕對零度(T=0K即-273.15℃)。絕對零度實際是無法達到的,只是理論值。(T=溫度)
最冷之地:智利天文學家發(fā)現(xiàn)了宇宙最冷之地,這個宇宙最冷之地就叫做“回力棒星云”,溫度為零下272攝氏度,是目前所知自然界中最寒冷的地方,稱為“宇宙冰盒子”。
絕對零度就是0K(約為-273.15℃或-459.67℉)
【刷題鞏固】
1.下列說法正確的是:
A.物體吸收熱量,其溫度一定升高
B.熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞
C.遵守熱力學第一定律的過程一定能實現(xiàn)
D.做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式
【答案】D。解析:做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式,它們在改變物體內(nèi)能上是等效的,做功改變物體內(nèi)能實質(zhì)上是(機械能)和(內(nèi))能的相互轉(zhuǎn)化,熱傳遞改變內(nèi)能的實質(zhì)是能量的(轉(zhuǎn)移);A選項錯誤,物體吸收了熱量,內(nèi)能一定增加,但是溫度不一定升高,例如晶體的熔化和液體的沸騰過程;B選項錯誤,低溫物體也會向高溫物體傳遞熱量,正確說法為“熱量總是自發(fā)的由高溫物體向低溫物體傳遞”;C選項錯誤,熱學過程除了要受到能量守恒定律的制約外,還具有方向性。故本題答案為D。