如何学习热力学:基本概念和基础

萌喵乐乐学 2022-12-28 14:08:35

热力学是研究热与其他形式能量之间关系的学科。从技术上讲,它是物理学的一个分支,它被誉为大学生最难的科目之一。虽然热力学确实可能非常令人困惑,但如果你是一个勤奋的学生,你没有理由不能成功!通过一点努力和课堂上的敏锐专注,您将走上掌握这个有趣主题的正确轨道。

热力学难学吗?

这对很多人来说相当困难,但绝不是不可能的。热力学中的概念往往相当复杂,并且涉及大量复杂的数学。因此,如果您忘记数学与概念的关系,则可能很难跟上,反之亦然。好消息是,科学证明专注于课堂的学生在这门学科上做得更好!

也有很多学生发现与流体力学、有机化学或微积分相比,热力学更容易。难度是相对的,所以如果你有很强的科学和数学背景,就没有理由认为热力学会特别具有挑战性。

许多学生发现定义本身很难理解。例如,内部能量和内部热量似乎是一回事,但它们实际上是两个完全不同的东西。

如何轻松学习热力学?

先拿代数、微分方程和物理学来说。在进入热力学之前,您还可以通过参加一些化学课程而受益。热力学中有很多复杂的数学,所以知道如何通过微分方程和高级代数工作将有很大帮助。

请记住,即使您认为自己还没有准备好,如果您集中精力并参加每堂课,课程对您来说也会容易得多!

许多大学要求您在学习热力学之前先学习物理、微分方程、代数和有机化学。

热力学第一定律是什么?

第一定律基本上说能量不能被创造或破坏。能量可以移动或改变其形式,但它不能凭空出现或被完全抹去。该定律通常由方程 E2 - E1 = Q – W 表示,其中一个系统的内能 (E2) 减去第二个系统 (E1) 的内能等于热传递 (Q) 减去功 (W)。

实际上有一条定律先于第一定律(第一定律是首先发现的)。它被称为“零”定律。它指出,当两个物体与第三个物体处于热力学平衡状态时,两个物体也彼此处于平衡状态。

什么是热力学第二定律?

第二定律涉及熵和热的运动。从本质上讲,如果你有一个热物体和一个冷物体彼此相邻,热量将从热物体传递到冷物体。事实上,第二定律规定它不能以另一种方式工作。公式表示为 ΔS = ΔQ/T,其中 Q(热量)除以 T(温度)的变化等于系统中熵 (ΔS) 的变化。

熵是热力学中的一个关键概念。基本上,熵是指无法做功的能量。热力学中的许多概念都依赖于对熵的理解。你会在课堂的早期学到很多关于这一点的知识。

什么是热力学第三定律?

第三定律指出,没有热量的纯晶体没有熵。这似乎有点随机,但基本上可以归结为:如果没有热量,就没有热量可以逸出。所以,如果你有一个没有内能的物体,没有温度,就没有熵。热力学第三定律没有公式。

把第三定律想成这样:如果一个系统没有关闭,热量就会有离开的趋势。如果没有热量,就没有转移。这似乎很明显,但当涉及到热量和熵的行为时,这是一个基本定律。

热力学的基本概念是什么?

你会学到很多关于能量、质量和热量的知识。热力学是关于测量和理解热量和其他形式的能量如何相互作用。因此,能量转换、分子行为和动能/势能等概念是关键。熵是另一个巨大的概念。您还将了解开放和封闭系统之间的差异,这改变了热量和能量的功能。

任何像样的热力学教授都会在进入相关数学之前涵盖关键概念。在课堂上做一个勤奋的笔记者,当你的老师涵盖概念时提出问题,你会没事的!

热力学的重要性是什么?

如果你想了解能量,热力学是必不可少的。如果你的计划是制造一个引擎,研究分子的行为,或者找到一种更有效的方法来防止森林火灾,你需要对热力学有深入的了解。热力学知识也是工程、化石燃料工业、航空和生物学工作的先决条件。

即使您不打算在与热力学相关的领域工作,您也可以在任何地方看到原理。热力学是为什么您的电器在将它们插入墙壁时会工作,以及为什么 70 °F (21 °C) 的水在您的皮肤上感觉很冷,但相同温度的空气很舒适!

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