熱力學(xué)發(fā)展史

熱力學(xué)發(fā)展史第一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

熱科學(xué)早期發(fā)展的概況

人們對(duì)熱的本質(zhì)及熱現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的、曲折的探索過程。在古代，人們就知道熱與冷的差別，能夠利用摩擦生熱、燃燒、傳熱、爆炸等熱現(xiàn)象，來達(dá)到一定的目的。第二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

熱科學(xué)的歷史可以追溯到17世紀(jì)。在1592—1600年間，伽利略制作了人類第一個(gè)空氣溫度計(jì)，開始了對(duì)物體的冷熱程度（溫度）進(jìn)行定量測(cè)定的研究，可作為“測(cè)溫學(xué)”的開端。第三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三伽利略第四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1620年培根首先注意到，兩個(gè)物體之間的摩擦所產(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“熱是運(yùn)動(dòng)”。這可看作是，人們對(duì)“熱量”的本質(zhì)進(jìn)行科學(xué)研究的開端。第五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

在整個(gè)17世紀(jì)中，并沒有制作出復(fù)現(xiàn)性好的、可供正確測(cè)量的溫度計(jì)及溫標(biāo)。在18世紀(jì)中，“測(cè)溫學(xué)”有較大的突破。其中最有價(jià)值的是，1714年法倫海脫所建立的華氏溫標(biāo)，以及1742年攝爾修斯所建立的攝氏溫標(biāo)（即百分溫標(biāo)）。第七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1760—1830年間的工業(yè)革命，有力地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，科技方面的成就也是空前輝煌的。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)理論的研究。第八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

隨著蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用，促使人們對(duì)水蒸氣熱力性質(zhì)的研究及對(duì)改善蒸汽機(jī)性能的研究，從而推動(dòng)了熱科學(xué)的發(fā)展。第九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

1848年，開爾文根據(jù)卡諾原理，建立了與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)，并提出采用一個(gè)定義點(diǎn)的建議。開爾文溫標(biāo)的建立，使“測(cè)溫學(xué)”與熱力學(xué)基本定律之間建立了聯(lián)系，是“測(cè)溫學(xué)”的一個(gè)重要進(jìn)展。第十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

熱力學(xué)發(fā)展史，基本上就是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)的發(fā)展史，約可分成四個(gè)階段：一：17世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉二：19世紀(jì)中到19世紀(jì)70年代末三：19世紀(jì)70年末到20世紀(jì)初四：20世紀(jì)30年代到今第十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一個(gè)階段：17世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉此時(shí)期累積了大量的實(shí)驗(yàn)與觀察的結(jié)果，并制造出蒸氣機(jī)。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。

第十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二個(gè)階段：19世紀(jì)中到19世紀(jì)70年代末。

此階段熱力學(xué)的第一定律和第二定律已完全理論化。

第十三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三個(gè)階段：19世紀(jì)70年末到20世紀(jì)初這個(gè)時(shí)間內(nèi)，熱力學(xué)誕生。波茲曼提出系綜理論建立統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)。

第十四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四個(gè)階段：20世紀(jì)30年代到今主要是量子力學(xué)的引進(jìn)而建立了量力統(tǒng)計(jì)力學(xué)，同時(shí)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(shí)驗(yàn)物理學(xué)中最重要的一環(huán)。

第十五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三熱力學(xué)四定律熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第三定律第十六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三熱力學(xué)第零定律

熱力學(xué)第零定律——如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。第十七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

在19世紀(jì)早期，不少人沉迷于一種神秘機(jī)械——第一類永動(dòng)機(jī)的制造，因?yàn)檫@種設(shè)想中的機(jī)械只需要一個(gè)初始的力量使其運(yùn)轉(zhuǎn)，之后不再需要任何動(dòng)力和燃料，卻能自動(dòng)不斷地做功。直至熱力學(xué)第一定律發(fā)現(xiàn)后，第一類永動(dòng)機(jī)的神話才不攻自破。

永動(dòng)機(jī)是空想第十九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三能量守恒定律在熱學(xué)形式的表現(xiàn)。熱力學(xué)第一定律第二十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三力學(xué)能可全部轉(zhuǎn)換成熱能，但是熱能卻不能以有限次的實(shí)驗(yàn)操作全部轉(zhuǎn)換成功(熱機(jī)不可得)。熱力學(xué)第二