热力学定律

描述能量转换和传递的基本定律,是物理学和工程学的基础。包括四大定律:第零、第一、第二和第三定律。

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第一定律:能量守恒

🔥 热力学四大定律

第零定律:
如果A与B热平衡,B与C热平衡,则A与C热平衡。定义了温度概念。
第一定律:
ΔU = Q - W
能量守恒,能量不能凭空产生或消失。
第二定律:
ΔS ≥ 0
熵增原理,热量不能自发从低温传向高温。
第三定律:
绝对零度(0K)不可达到,且在绝对零度时熵为零。

⚡ 能量守恒

系统内能的变化等于吸收的热量减去对外做的功。

  • ΔU:内能变化
  • Q:吸收的热量
  • W:对外做的功
  • 永动机不可能存在

📈 熵与无序度

熵是系统无序程度的度量,孤立系统的熵永不减少。

  • 熵增:系统趋向无序
  • 不可逆过程:熵增加
  • 可逆过程:熵不变
  • 时间箭头的热力学解释

🔄 热机效率

卡诺循环给出了理想热机的最高效率。

  • η = 1 - T₂/T₁
  • T₁:高温热源温度
  • T₂:低温热源温度
  • 实际效率总是低于卡诺效率