最新熱力學發(fā)展史精品課件ppt說課講解

1、熱力學發(fā)展史 熱力學主要是從能量轉化的觀點來研究物質的熱性質，它揭示了能量從一種形式轉換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律，不涉及物質的微觀結構和微觀粒子的相互作用。因此它是一種唯象的宏觀理論，具有高度的可靠性和普遍性。 1620 年培根首先注意到，兩個物體之年培根首先注意到，兩個物體之間的摩擦所產生的熱效應，與物體的冷熱程間的摩擦所產生的熱效應，與物體的冷熱程度（溫度）是有區(qū)別的。他認為度（溫度）是有區(qū)別的。他認為“熱是運熱是運動動”。這可看作是，人們對這可看作是，人們對“熱量熱量”的本質進行科的本質進行科學學研究的開端。研究的開端。 在整個在整個17 17 世紀中，并沒有制作世紀中，并沒有制作出

2、復現性好的、可供正確測量的溫出復現性好的、可供正確測量的溫度計及溫標。度計及溫標。 在在18 18 世紀中，世紀中，“測溫學測溫學”有較有較大的突破。其中最有價值的是，大的突破。其中最有價值的是，1714 1714 年年法倫海脫法倫海脫所建立的華氏溫所建立的華氏溫標，以及標，以及1742 1742 年年攝爾修斯攝爾修斯所建立所建立的攝氏溫標（即百分溫標）的攝氏溫標（即百分溫標） 。 1760 1830 1760 1830 年間的工業(yè)革命，有力地推動了生產年間的工業(yè)革命，有力地推動了生產力的發(fā)展及社會的進步，力的發(fā)展及社會的進步， 科技方面的成就也是空前輝科技方面的成就也是空前輝煌的。力學、熱學

3、、電磁學、光學及數學都有豐碩的煌的。力學、熱學、電磁學、光學及數學都有豐碩的成果。特別是蒸汽機的發(fā)明和應用，直接促進了熱機成果。特別是蒸汽機的發(fā)明和應用，直接促進了熱機理論的研究。理論的研究。 隨著蒸汽機的廣泛應用，隨著蒸汽機的廣泛應用， 促使人們對促使人們對水蒸氣熱力水蒸氣熱力性質性質進行進行研究及對改善研究及對改善蒸汽機性能蒸汽機性能進行進行研究，從而研究，從而推動推動了了熱科學的發(fā)展熱科學的發(fā)展 1848 年，開爾文根據卡諾原理，建立了與年，開爾文根據卡諾原理，建立了與工質性質無關的工質性質無關的熱力學溫標熱力學溫標，并提出采用一，并提出采用一個個定義點定義點的建議。開爾文溫標的建立，使

4、的建議。開爾文溫標的建立，使“測測溫學溫學”與熱力學基本定律之間建立了聯系，是與熱力學基本定律之間建立了聯系，是“測溫學測溫學”的一個重要進展。的一個重要進展。 熱力學發(fā)展史，基本上就是熱力學與統(tǒng)計力學的發(fā)展史，熱力學發(fā)展史，基本上就是熱力學與統(tǒng)計力學的發(fā)展史，約可分成四個階段：約可分成四個階段： 一：一：17世紀末到世紀末到19世紀中葉世紀中葉 二：二：19世紀中到世紀中到19世紀世紀70年代末年代末 三：三：19世紀世紀70年末到年末到20世紀初世紀初四：四：20世紀世紀30年代到今年代到今 此時期累積了大量的實驗與觀的結此時期累積了大量的實驗與觀的結果，并制造出蒸氣機。果，并制造出蒸氣機

5、。 這一階段的熱力學還留在描述熱力這一階段的熱力學還留在描述熱力學的現象上，并未引進任何的數學算式。學的現象上，并未引進任何的數學算式。 第一個階段：第一個階段：1717世紀末到世紀末到1919世紀中葉世紀中葉 德國的斯塔爾提出熱是一種燃素，后來荷蘭的波哈維說熱是一種物質 虎克認為熱是物質各部分激烈的運動，牛頓也認為熱是粒子的運動 俄國的克拉夫特提出冷水、熱水混合的公式。1750年理奇蒙也做了一系列熱量測的研究，并改進克拉夫特的公式。 1755年，蘭勃特將熱量與溫度的概念加以區(qū)別和澄清。 英國的布雷克成功地澄清了溫度和熱量這兩個概念，并提出相變時潛熱的概念，并暗示出不同物質具有不同的“熱容量”

6、。 第二個階段：第二個階段：1919世紀中到世紀中到1919世紀世紀7070年年代末代末 此階段熱力學的第一定律和第二定律此階段熱力學的第一定律和第二定律已完全理論化。已完全理論化。 卡諾認為最理想的機械應該具備： 由帶著活塞的汽缸里面的氣體所產生的等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮等四種循環(huán)過程 。 1842年他提出熱可以作功，功也可以產生熱的能量等價觀念 1848年，焦耳通過過實驗證明，當物體所含的力學能轉換為熱能時，能的形式可以互相轉變，但是總能量永遠不變。在這個基礎上逐漸發(fā)展出“能量守恒定律” 1850年克勞修斯在揭示第一定律的論文中，他也以能量守恒和轉換的觀點重新驗證了卡諾定理，

7、提出了第二定律。到了1865年第二定律概念更加成熟，熵的概念被克勞修斯提出，而寫出另一種形式的第二定律，即“在所有可逆循環(huán)過程中，熱能變化對溫度的熵的積分值為零”。第三個階段：第三個階段：1919世紀世紀7070年末到年末到2020世紀初世紀初 這個時間內，熱力學誕生這個時間內，熱力學誕生 。吉布斯提出系吉布斯提出系統(tǒng)統(tǒng)理論建立理論建立統(tǒng)計力統(tǒng)計力學學的基礎。的基礎。 這一時期的湯姆遜為熱力學也做出了重大貢獻。他研究卡諾循環(huán)也提出第二定律，同時更由此訂定絕對溫標，又稱凱氏溫標 K。他利用卡諾循環(huán)建立絕對溫標 ，他重新設定水的冰點為 273.7 度；沸點為 373.7 度。他在1851年發(fā)表題為

8、熱動力理論的論文，寫出 熱力學第二定律的凱爾文表述：我們不可能從單一熱源取熱，使它完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a生其它影響。 第四個階段：第四個階段：2020世紀世紀3030年代到今年代到今 主要是量子力學的引進而建立了量主要是量子力學的引進而建立了量力統(tǒng)計力學，同時非平衡態(tài)理論更進一力統(tǒng)計力學，同時非平衡態(tài)理論更進一步的發(fā)展，形成了近代理論與實驗物理步的發(fā)展，形成了近代理論與實驗物理學中最重要的一環(huán)。學中最重要的一環(huán)。 熱力學熱力學基本定律基本定律熱力學第零定律熱力學第零定律熱力學第一定律熱力學第一定律熱力學第二定律熱力學第二定律熱力學第三定律熱力學第三定律熱力學第零定律熱力學第零定律 在在1919世紀早期，不世紀早期，不少人沉迷于一種神秘機少人沉迷于一種神秘機械械第一類永動機的第一類永動機的制造，因為這種設想中制造，因為這種設想中的機械只需要一個初始的機械只需要一個初始的力量使其運轉，之后的力量使其運轉，之后不再需要任何動力和燃不再需要任何動力和燃料，卻能自動不斷地做料，卻能自動不斷地做功。直至熱力學第一定功。直至熱力學第一定律發(fā)現后，第一類永動律發(fā)現后，第一類永動機的神話才不攻自破。機的神話才不攻自破。 在一個熱力學系統(tǒng)內，能量可轉換，即可從一種形式轉變成另一種形式，但不能自行產生，也不能毀滅。一般公式化為：一個系統(tǒng)內能的改