最新熱力學(xué)發(fā)展史精品課件ppt說課講解

1、熱力學(xué)發(fā)展史 熱力學(xué)主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點來研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，它揭示了能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律，不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的熱效應(yīng)，與物體的冷熱程間的摩擦所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與物體的冷熱程度（溫度）是有區(qū)別的。他認(rèn)為度（溫度）是有區(qū)別的。他認(rèn)為“熱是運(yùn)熱是運(yùn)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(zhì)進(jìn)行科的本質(zhì)進(jìn)行科學(xué)學(xué)研究的開端。研究的開端。 在整個在整個17 17 世紀(jì)中，并沒有制作世紀(jì)中，并沒有制作出

2、復(fù)現(xiàn)性好的、可供正確測量的溫出復(fù)現(xiàn)性好的、可供正確測量的溫度計及溫標(biāo)。度計及溫標(biāo)。 在在18 18 世紀(jì)中，世紀(jì)中，“測溫學(xué)測溫學(xué)”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(biāo)，以及標(biāo)，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(biāo)（即百分溫標(biāo)）的攝氏溫標(biāo)（即百分溫標(biāo)） 。 1760 1830 1760 1830 年間的工業(yè)革命，有力地推動了生產(chǎn)年間的工業(yè)革命，有力地推動了生產(chǎn)力的發(fā)展及社會的進(jìn)步，力的發(fā)展及社會的進(jìn)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(xué)、熱學(xué)

3、、電磁學(xué)、光學(xué)及數(shù)學(xué)都有豐碩的煌的。力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及數(shù)學(xué)都有豐碩的成果。特別是蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，直接促進(jìn)了熱機(jī)成果。特別是蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，直接促進(jìn)了熱機(jī)理論的研究。理論的研究。 隨著蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用，隨著蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用， 促使人們對促使人們對水蒸氣熱力水蒸氣熱力性質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)行研究及對改善研究及對改善蒸汽機(jī)性能蒸汽機(jī)性能進(jìn)行進(jìn)行研究，從而研究，從而推動推動了了熱科學(xué)的發(fā)展熱科學(xué)的發(fā)展 1848 年，開爾文根據(jù)卡諾原理，建立了與年，開爾文根據(jù)卡諾原理，建立了與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)的工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)，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(biāo)的建立，使

4、的建議。開爾文溫標(biāo)的建立，使“測測溫學(xué)溫學(xué)”與熱力學(xué)基本定律之間建立了聯(lián)系，是與熱力學(xué)基本定律之間建立了聯(lián)系，是“測溫學(xué)測溫學(xué)”的一個重要進(jìn)展。的一個重要進(jìn)展。 熱力學(xué)發(fā)展史，基本上就是熱力學(xué)與統(tǒng)計力學(xué)的發(fā)展史，熱力學(xué)發(fā)展史，基本上就是熱力學(xué)與統(tǒng)計力學(xué)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(jì)末到世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 二：二：19世紀(jì)中到世紀(jì)中到19世紀(jì)世紀(jì)70年代末年代末 三：三：19世紀(jì)世紀(jì)70年末到年末到20世紀(jì)初世紀(jì)初四：四：20世紀(jì)世紀(jì)30年代到今年代到今 此時期累積了大量的實驗與觀的結(jié)此時期累積了大量的實驗與觀的結(jié)果，并制造出蒸氣機(jī)。果，并制造出蒸氣機(jī)

5、。 這一階段的熱力學(xué)還留在描述熱力這一階段的熱力學(xué)還留在描述熱力學(xué)的現(xiàn)象上，并未引進(jìn)任何的數(shù)學(xué)算式。學(xué)的現(xiàn)象上，并未引進(jìn)任何的數(shù)學(xué)算式。 第一個階段：第一個階段：1717世紀(jì)末到世紀(jì)末到1919世紀(jì)中葉世紀(jì)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(zhì) 虎克認(rèn)為熱是物質(zhì)各部分激烈的運(yùn)動，牛頓也認(rèn)為熱是粒子的運(yùn)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(jìn)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(zhì)具有不同的“熱容量”

6、。 第二個階段：第二個階段：1919世紀(jì)中到世紀(jì)中到1919世紀(jì)世紀(jì)7070年年代末代末 此階段熱力學(xué)的第一定律和第二定律此階段熱力學(xué)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(rèn)為最理想的機(jī)械應(yīng)該具備： 由帶著活塞的汽缸里面的氣體所產(chǎn)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(chǎn)生熱的能量等價觀念 1848年，焦耳通過過實驗證明，當(dāng)物體所含的力學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能時，能的形式可以互相轉(zhuǎn)變，但是總能量永遠(yuǎn)不變。在這個基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(jì)世紀(jì)7070年末到年末到2020世紀(jì)初世紀(jì)初 這個時間內(nèi)，熱力學(xué)誕生這個時間內(nèi)，熱力學(xué)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(xué)學(xué)的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 這一時期的湯姆遜為熱力學(xué)也做出了重大貢獻(xiàn)。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(biāo)，又稱凱氏溫標(biāo) K。他利用卡諾循環(huán)建立絕對溫標(biāo) ，他重新設(shè)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(xué)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(chǎn)生其它影響。 第四個階段：第四個階段：2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代到今年代到今 主要是量子力學(xué)的引進(jìn)而建立了量主要是量子力學(xué)的引進(jìn)而建立了量力統(tǒng)計力學(xué)，同時非平衡態(tài)理論更進(jìn)一力統(tǒng)計力學(xué)，同時非平衡態(tài)理論更進(jìn)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(xué)中最重要的一環(huán)。學(xué)中最重要的一環(huán)。 熱力學(xué)熱力學(xué)基本定律基本定律熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第零定律 在在1919世紀(jì)早期，不世紀(jì)早期，不少人沉迷于一種神秘機(jī)少人沉迷于一種神秘機(jī)械械第一類永動機(jī)的第一類永動機(jī)的制造，因為這種設(shè)想中制造，因為這種設(shè)想中的機(jī)械只需要一個初始的機(jī)械只需要一個初始的力量使其運(yùn)轉(zhuǎn)，之后的力量使其運(yùn)轉(zhuǎn)，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(xué)第一定功。直至熱力學(xué)第一定律發(fā)現(xiàn)后，第一類永動律發(fā)現(xiàn)后，第一類永動機(jī)的神話才不攻自破。機(jī)的神話才不攻自破。 在一個熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，能量可轉(zhuǎn)換，即可從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式，但不能自行產(chǎn)生，也不能毀滅。一般公式化為：一個系統(tǒng)內(nèi)能的改