热力学三大定理，具体怎么说？

Question

如题所述

Answer 1

一、热力学第一定律的本质

在组成不变的封闭体系中，若发生了一个微小的可逆变化，则根据热力学第一定律，体系内能的变化为

dU = δQ + δW

由统计热力学原理可知，独立粒子体系的内能为U = ∑ni∈i,当封闭体系经历了一个可逆变化后，内能的变化为

(6-74)

上式右边的第一项∑∈idnI表示能级固定时，由于能级分布数发生改变所引起的内能变化值，第二项∑nid∈I则表示能级分布数固定时，由于能级改变所引起的内能增量。从经典力学原理可知，对于组成不变的封闭体系，内能的改变只能是体系与环境之间通过热和功的交换来体现。

二、热力学第二定律的本质
由熵的热力学定义式及式（6-78），得
(6-79)

上式就是热力学第二定律的表达式，它表明可逆过程的熵变与能级分布数的改变有关。而能级分布数的改变以为意味着体系的微观状态数发生了改变。

熵变是与体系微观状态数或热力学几率Ω的变化相联系的。有公式：

S = kln Ω+ C (6-83)

式中C是积分常数。若Ω=1时，S=0，则上式变成

S = klnΩ

此即Boltzmann定理的数学表达式。由式可见，熵是体系微观状态数的一种量度。微观状态数Ω较少的状态对应于较有序的状态，反之，Ω值大的状态对应于较无序的状态。因此，微观状态数Ω的大小反映了体系有序程度的大小，亦即熵是体系有序程度或混乱程度的量度。当Ω=1时，只有一个微观状态，体系最为有序，混乱程度为零，熵值为零。基于以上讨论，我们可以作如下表述：在孤立体系中，自发变化的方向总是从较有序的状态向较无序的状态变化，即从微观状态数少的状态向微观状态数多的状态变化，从熵值小的状态向熵值大的状态变化，这就是热力学第二定律的本质。

三、热力学第三定律的本质
当T→0时，所有粒子都处于基态能级，此时Ω0=1，即把所有粒子放在一个能级上只有一个放法，体系只有一个微观状态，因此从玻兹曼定理，即式（6-25）可以得出结论：在0K时物质的熵值为零，即

S0 = klnΩ0 = kln1 = 0

上式可以看作是热力学第三定律的统计表达式，这与热力学第三定律的表述“在0K时任何纯物质的完美晶体的熵值为零”的结论是一致的。

Answer 2

热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，那么它们也必定处于热平衡
　　热力学第一定律：如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。引申得到，体系的内能变化等于它从环境吸收的热量与环境在其之上做功的总和。(delta)U=(delta)w+(delta)q
　　热力学第二定律有几种表述方式：
　　克劳修斯表述：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物；
　　开尔文-普朗克表述:不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。
　　熵表述：随时间进行，一个孤立体系中的熵总是不会减少。
　　热力学第三定律：通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。
　　R.H.否勒和E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式：任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0k,称为0K不能达到原理。

Answer 3

热力学第零定律

1、定义：与第三个系统处于热平衡的两个系统，彼此也处于热平衡。
2、热力学第零定律是进行体系测量的基本依据
1）、可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到平衡。
2）、当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。
3）、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以，一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表达；或者也可以通过第三个体系的温度来表达。

热力学第一定律

系统内能的变化,等于内能传递量Q与外界对系统的功W之和.即
ΔU＝Q＋W

热力学第二定律

第二定律，与第一定律一样，也是一个公理，是人们长期实践经验的总结。第二定律的表述方法有很多种，常见的有两种：
1、克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。
2、开尔文说法：不可能从单一热源吸取热使之完全变成功，而不发生其他变化。从单一热源吸热作功的循环热机称为第二类永动机，所以开尔文说法的意思是“第二类永动机无法实现”。
为什么没有永动机，就是因为有熵的原因。
TdS = dU+pdV und Qrev=TdS

熵及熵增原理

克劳修斯首次从宏观角度提出熵概念(S=Q/T)，而后波尔兹曼又从微观角度提出熵概念(S=klnW),其两者是相通的,近代的普里戈金提出了耗散结构理论,将熵理论中引进了熵流的概念,阐述了系统内如果流出的熵流(dSe)大于熵产生(dSi)时,可以导致系统内熵减少，即dS=dSi+dSe<0，这种情形应称为相对熵减。但是，若把系统内外一并考察仍然服从熵增原理。

熵增原理最经典的表述是：“绝热系统的熵永不减少”，近代人们又把这个表述推广为“在孤立系统内，任何变化不可能导致熵的减少”。熵增原理如同能量守恒定律一样，要求每时每刻都成立。关于系统现在有四种说法，分别叫孤立、封闭、开放和绝热系统，孤立系统是指那些与外界环境既没有物质也没有能量交换的系统，或者是系统内部以及与之有联系的外部两者总和，封闭系统是指那些与外界环境有能量交换，但没有物质交换的系统，开放系统是指与外界既有能量又有物质交换的系统，而绝热系统是指既没有粒子交换也没有热能交换，但有非热能如电能、机械能等的交换。

第三定律：绝对零度不能通过有限步操作达到。

等价表述：所有原子晶体在绝对零度时的摩尔熵相等。

热力学第一、第二定律否认了第一类和第二类永动机。从能量守恒和转化定律出发，很多人认为，永动机被彻底否认了。

目前有许多人还在致力于永动机的研究，这又是为什么呢？

他们认为，从宇观上看，天体运行，从微观上看，电子绕核旋转，都是永动的事实。那么宏观上应该有同样效果，采用弯曲的力场应该能推动宏观世界的永动机。研

究永动机的总是对此欢欣鼓舞。他们说，第一二类永动机虽然失败了，但采用弯曲的力场，使用永磁性的第三类永动机（弯曲力场永动机）有可能成功。本回答被网友采纳