热力学的四大定律及其形成简述,热力学论文

热力学的四大定律及其形成简述,热力学论文18世纪，卡诺等科学家发如今诸如机车、人体、太阳系和宇宙等系统中，从能量转变成功的四大定律。没有这四大定律的知识，很多工程技术和发明就不会诞生。热力学的四大定律简述如下：热力学论文中指出了热机工作经过中最本质的东西：热机必须工作于两个热源之间，才能将高温热源的热量不断地转化为有用的机械功；明确了热的动力与用来实现动力的介质无关，动力的量仅由最终影响热素传递的物体之间的温度来确定,指明了循环工作热机的效率有一极限值，而按可逆卡诺循环工作的热机所产生的效率最高。实际上卡诺的理论已经深含了热力学是仅有21页纸的论文--(关于合适于表示水蒸汽的动力的公式的研究〕，其余内容是卡诺在1824-1826年间写下的23篇论文。后来，卡诺的学术地位随着热功当量的发现，热力学论文的缺陷，并且发奋进一步学习数学和物理学。1842年他发表了(论无机性质的力〕的论文，表述了物理、化学经过中各种力〔能〕的转化和守恒的思想。迈尔是历史上科学杰作当时未遭到重视。焦耳：1843年8月21日焦耳在英国科学协会数理组会议上宣读了(论磁电的热效应及热的机械值〕论文，强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的，哪里消耗了机械能或电磁能，总在某些地方能得到相当的热。焦耳用了近40年的时间，不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方式方法做了400屡次实验，得出结论：热功当量是一个普适常量，与做功方式无关。他自个1878年与1849年的测验结果一样。后来公认值是427千克重米每千卡。这讲明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数，为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。亥姆霍兹：1847年，亥姆霍兹发表(论力的守恒〕，第一次系统地阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反响等经过，揭示其运动形式之间的统一性，它们不仅能够互相转化，而且在量上还有一种确定的关系。能量守恒与转化使物理学到达空前的综合与统一。将能量守恒定律应用到热力学上，就是热力学第一定律。热力学第二定律：在热力学第一定律之后，人们开场考虑热能转化为功的效率问题。这时，又有人设计这样一种机械--它能够从一个热源无限地取热进而做功。这被称为第二类永动机。1850年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。不久，开尔文又提出：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，进而获得机械功。这就是热力学第二定律的开尔文表述.奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念S=Q/T,并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的经过总是使整个系统的熵增加。但在这之后，克劳修斯错误地把孤立体系中的熵增定律扩展到了整个宇宙中，以为在整个宇宙中热量不断地从高温转向低温，直至一个时刻不再有温差，宇宙总熵值到达极大。这时将不再会有任何气力能够使热量发生转移，此即热寂论.为了批驳热寂论,麦克斯韦设想了一个无影无形的精灵〔麦克斯韦妖〕，它处在一个盒子中的一道闸门边，它允许速度快的微粒通过闸门到达盒子的一边，而允许速度慢的微粒通过闸门到达盒子的另一边。这样，一段时间后，盒子两边产生温差。麦克斯韦妖其实就是耗散构造的一个雏形。克拉派隆：1834年，卡诺逝世两年后，卡诺的(谈谈火的动力和能发动这种动力的机器〕才有了第一个认真的读者----克拉派隆〔BenoitPaulEmileClapeyron,1799-1864〕。他比卡诺低几个年级。他在学院出版的杂志上发表了题为(论热的动力〕的论文，用P-V曲线翻译了卡诺循环，但未引起学术界的注意。英国物理学家开尔文：英国物理学家开尔文〔LordKelvin,1824-1907〕在法国学习时，偶然读到克拉派隆的文章，才知道有卡诺的热机理论。然而，他找遍了各图书馆和书店，都无法找到卡诺的1824年论着。实际上，他根据克拉派隆介绍卡诺理论写的(建立在卡诺热动力理论基础上的绝对温标〕一文在1848年发表。1849年，开尔文终于弄到一本他盼望已久的卡诺着作。1851年开尔文从热功转换的角度提出了热力学第二定律的另一种讲法，不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，进而获得机械功。德国物理学家克劳修斯：德国物理学家克劳修斯〔RudolphJuliusEmmanuelClausius,1822-1888〕一直没弄到卡诺原着，只是通过克拉派隆和开尔文的论文熟悉了卡诺理论。1850年克劳修斯从热量传递的方向性角度提出了热力学第二定律：热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体，他还首先提出了熵的概念。英国物理学家克拉克麦克斯韦：英国物理学家克拉克。麦克斯韦〔JamesClerkMaxwell,1831~1879〕是经典电磁理论的奠基人。但他兴趣广泛，才智过人，不但是建立各种模型来类比不同物理现象的能手，更是运用数学工具来分析物理问题的大师。他在热力学领域中也做出了奉献。1859年他用统计方式方法导出了处于热平衡态中的气体分子的麦克斯韦速率分布律.奥地利物理学家玻尔兹曼：1877年，奥地利物理学家玻尔兹曼〔LudwigEduardBoltzmann,1844~1906〕发现了宏观的熵与体系的热力学几率的关系。他在使科学界接受热力学理论、尤其是热力学第二定律方面立下了汗马功绩。热力学三定律：1877年，玻尔兹曼发现了宏观的熵与体系的热力学几率的关系S=KlnQ,华而不实K为玻尔兹曼常数。1906年，能斯特提出当温度趋近于绝对零度T0时，△S/O=0,即能斯特热原理.普朗克在能斯特研究的基础上，利用统计理论指出，各种物质的完美晶体，在绝对零度时，熵为零〔S0=0〕，这就是热力学第三定律。热力学三定律统称为热力学基本定律，从此，热力学的基础基本得以完备。德国物理化学家能斯特：1906年，德国物理化学家能斯特〔WaltherHermannNernst,1864~1941〕根据对低温现象的研究，得出了热力学第三定律，人们称之为能斯特热定理,有效地解决了计算平衡常数问题和很多工业生产难题，因而获得了1920年诺贝尔化学奖。主要着作有：(新热定律的理论与实验基础〕等。德国物理学家普朗克：德国物理学家普朗克〔MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858~1947〕是量子物理学的创始者和奠基人，他早期的研究领域主要是热力学，他的博士论文就是(论热力学的第二定律〕。他在能斯特研究的基础上，利用统计理论指出：各种物质的完美晶体在绝对零度时熵为零。1911年普朗克也提出了对热力学第三定律的表述，即与任何等温可逆经过相联络的熵变，随着温度的趋近于零而趋近于零.热力学第零定律：通常是将热力学第一定律及第二定律作为热力学的基本定律，但有时增加能斯特定理当作第三定律，又有时将温度存在定律当作第零定律。热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本根据，其重要性在于它讲明了温度的定义和温度的测量方式方法。表述如下：1.能够通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质能否发生变化而判定这两个体系能否已经到达平衡。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