一 いち 个典型 がた 的 てき 熱 ねつ 力學 りきがく 系統 けいとう ,热从较热处(锅炉)流 りゅう 向 こう 较冷处(冷 ひや 凝 しこり 器 き ),在 ざい 这一过程中有一系列活塞做了功 こう 。
热力学 がく (法語 ほうご :thermodynamique ,德 とく 語 ご :Thermodynamik ,英語 えいご :thermodynamics ,源 みなもと 於古希 こき 腊语 θερμός及δύναμις),是 ぜ 研究 けんきゅう 热现象 ぞう 中 ちゅう 物 もの 态 转变和 わ 能 のう 量 りょう 转换规律的 てき 学科 がっか 。它着重 じゅう 研究 けんきゅう 物 ぶつ 质的平衡 へいこう 状 じょう 态以及与準 じゅん 平衡 へいこう 态的物理 ぶつり 、化学 かがく 过程。热力学 がく 定義 ていぎ 許多 きょた 巨 きょ 觀 かん 的 てき 物理 ぶつり 量 りょう (像 ぞう 溫度 おんど 、內能 、熵 、壓 あつ 強 きょう 等 ひとし ),描述各 かく 物理 ぶつり 量 りょう 之 の 間 あいだ 的 てき 關係 かんけい 。热力学 がく 描述數量 すうりょう 非常 ひじょう 多 た 的 てき 微 ほろ 觀 かん 粒子 りゅうし 的 てき 平均 へいきん 行為 こうい ,其定律 ていりつ 可 か 以用統計 とうけい 力學 りきがく 推導而得。
熱 ねつ 力學 りきがく 可 か 以總結 ゆい 為 ため 四 よん 條 じょう 定律 ていりつ :
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 零 れい 定律 ていりつ 定義 ていぎ 了 りょう 温度 おんど 這一物理 ぶつり 量 りょう ,指出 さしで 了 りょう 相互 そうご 接觸 せっしょく 的 てき 两个系統 けいとう ,熱 ねつ 流 りゅう 的 てき 方向 ほうこう 。
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 指出 さしで 内 ない 能 のう 這一物理 ぶつり 量的 りょうてき 存在 そんざい ,並 なみ 且與系統 けいとう 整體 せいたい 運動 うんどう 的 てき 動 どう 能 のう 和 わ 系統 けいとう 與 あずか 環境 かんきょう 相互 そうご 作用 さよう 的 てき 位 い 能 のう 是 ぜ 不同 ふどう 的 てき ,區分 くぶん 出 で 熱 ねつ 與 あずか 功 こう 的 てき 轉換 てんかん 。
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 二 に 定律 ていりつ 涉 わたる 及的物理 ぶつり 量 りょう 是 ぜ 温度 おんど 和 わ 熵。熵是研究 けんきゅう 不可 ふか 逆 ぎゃく 过程引入的 てき 物理 ぶつり 量 りょう ,表 おもて 征 せい 系統 けいとう 透過 とうか 熱 ねつ 力學 りきがく 過程 かてい 向 こう 外界 がいかい 最多 さいた 可 か 以做多少 たしょう 熱 ねつ 力學 りきがく 功 こう 。
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 三 さん 定律 ていりつ 認 みとめ 為 ため ,不可能 ふかのう 透過 とうか 有限 ゆうげん 過程 かてい 使 し 系統 けいとう 冷却 れいきゃく 到 いた 絕對 ぜったい 零 れい 度 ど 。
熱 ねつ 力學 りきがく 可 か 以應用 おうよう 在 ざい 許多 きょた 科學 かがく 及工程 こうてい 的 てき 領域 りょういき 中 ちゅう ,例 れい 如:引擎 、相 あい 變化 へんか 、化學 かがく 反應 はんのう 、輸運現象 げんしょう 甚至是 ぜ 黑 くろ 洞 ほら 。熱 ねつ 力學 りきがく 計算 けいさん 的 てき 結果 けっか 不 ふ 但 ただし 對 たい 物理 ぶつり 的 てき 其他領域 りょういき 很重要 じゅうよう ,對 たい 航空 こうくう 工程 こうてい 、航海 こうかい 工程 こうてい 、車輛 しゃりょう 工程 こうてい 、機械 きかい 工程 こうてい 、細胞 さいぼう 生物 せいぶつ 學 がく 、生物 せいぶつ 醫學 いがく 工程 こうてい 、化學 かがく 、化學 かがく 工程 こうてい 及材料 ざいりょう 科學 かがく 等 とう 科學 かがく 技術 ぎじゅつ 領域 りょういき 也很重要 じゅうよう ,甚至也可以應用 おうよう 在 ざい 經濟 けいざい 學 がく 中 なか [ 1] [ 2] ,另見「熱 ねつ 經濟 けいざい 學 がく 」。
热力学 がく 是 ぜ 从18世 せい 纪末期 き 发展起 おこり 来 らい 的 てき 理 り 论,主要 しゅよう 是 ぜ 研究 けんきゅう 功 こう 與 あずか 热量 之 これ 間 あいだ 的 てき 能 のう 量 りょう 轉換 てんかん ;在 ざい 此功定義 ていぎ 為 ため 力 ちから 與 あずか 位 い 移 うつり 的 てき 內積 ;而熱則定 のりさだ 義 よし 為 ため 在 ざい 熱 ねつ 力 りょく 系統 けいとう 邊 べ 界 かい 中 ちゅう ,由 ゆかり 溫度 おんど 之 これ 差 さ 所 しょ 造成 ぞうせい 的 てき 能 のう 量 りょう 傳 つて 遞。兩者 りょうしゃ 都 と 不 ふ 是 ぜ 存在 そんざい 於熱力 りょく 系統 けいとう 內的性質 せいしつ ,而是在 ざい 熱 ねつ 力 りょく 過程 かてい 中 ちゅう 所產 しょさん 生 せい 的 てき 。
熱 ねつ 力學 りきがく 的 てき 研究 けんきゅう 一開始是為了提昇蒸 ふけ 汽引擎的 てき 效率 こうりつ ,早期 そうき 尼 あま 古 こ 拉 ひしげ ·卡諾有 ゆう 許多 きょた 的 てき 貢獻 こうけん ,他 た 認 みとめ 為 ため 若 わか 引擎效率 こうりつ 提 つつみ 昇 のぼり ,法 ほう 國有 こくゆう 可能 かのう 贏得拿破崙戰爭 そう [ 3] 。出生 しゅっしょう 於愛爾 なんじ 蘭 らん 的 てき 英國 えいこく 科學 かがく 家 か 開 ひらき 爾 なんじ 文 ぶん 在 ざい 1854年 ねん 首 くび 次 じ 提出 ていしゅつ 了 りょう 熱 ねつ 力學 りきがく 明確 めいかく 的 てき 定義 ていぎ [ 4] :
“
熱 ねつ 力學 りきがく 是 ぜ 一門描述熱和物體中各部份之間作用力的關係,以及描述熱 ねつ 和 わ 電器 でんき 之 の 間 あいだ 關係 かんけい 的 てき 學科 がっか 。
”
一開始熱力學研究關注在熱 ねつ 機 き 中 なか 工 こう 質 しつ (如蒸氣 じょうき )的 てき 熱 ねつ 力學 りきがく 性質 せいしつ ,後來 こうらい 延伸 えんしん 到 いた 化学 かがく 过程中 なか 的 てき 能 のう 量 りょう 轉移 てんい ,例 れい 如在1840年 ねん 科學 かがく 家 か 杰迈因 いん ·亨 とおる 利 り ·盖斯 提出 ていしゅつ ,有 ゆう 關 せき 化學 かがく 反應 はんのう 的 てき 能 のう 量 りょう 轉移 てんい 的 てき 研究 けんきゅう [ 5] 。化學 かがく 熱 ねつ 力學 りきがく 中 ちゅう 研究 けんきゅう 熵 對 たい 化學 かがく 反應 はんのう 的 てき 影響 えいきょう [ 6] [ 7] [ 8] [ 9] [ 10] [ 11] [ 12] [ 6] [ 13] [ 14] 。統計 とうけい 熱 ねつ 力學 りきがく 也稱為 ため 統計 とうけい 力學 りきがく ,利用 りよう 根據 こんきょ 微 ほろ 觀 かん 粒子 りゅうし 力學 りきがく 性質 せいしつ 的 てき 統計 とうけい 學 がく 預 あずか 測 はか 來 らい 解釋 かいしゃく 巨 きょ 觀 かん 的 てき 熱 ねつ 力學 りきがく 性質 せいしつ 。
熱 ねつ 力學 りきがく 一詞一般是指物體和過程的巨觀描述[ 15] :「古典 こてん 熱 ねつ 力學 りきがく 和 わ 個別 こべつ 原子 げんし 的 てき 性質 せいしつ 無關 むせき 」[ 16] 。「統計 とうけい 熱 ねつ 力學 りきがく 」會 かい 用 よう 個別 こべつ 原子 げんし 的 てき 性質 せいしつ 來 らい 描述物體 ぶったい 和 わ 過程 かてい ,主要 しゅよう 是 ぜ 將 はた 其描述 じゅつ 為 ため 一群有類似特性的粒子,彼此 ひし 的 てき 機 き 率 りつ 都 と 相 しょう 同 どう 。
熱 ねつ 力學 りきがく 最早 もはや 是 ぜ 在 ざい 研究 けんきゅう 能 のう 量的 りょうてき 轉移 てんい ,藉由巨 きょ 觀 かん 變數 へんすう 可 か 以將能 のう 量 りょう 轉移 てんい 分 ぶん 為 ため 二 に 類 るい :熱 ねつ 和 わ 功 こう [ 17] [ 18] 。
熱 ねつ 力學 りきがく 平衡 へいこう 是 ぜ 熱 ねつ 力學 りきがく 中 ちゅう 幾 いく 個 こ 最 さい 重要 じゅうよう 概念 がいねん 中 ちゅう 的 てき 一 いち 個 こ [ 19] 。一 いち 個 こ 熱 ねつ 力學 りきがく 平衡 へいこう 系統 けいとう 的 てき 溫度 おんど 可 か 以明確 かく 定義 ていぎ ,可能 かのう 也是熱 ねつ 力學 りきがく 中 ちゅう 最 さい 有 ゆう 代表 だいひょう 性 せい 的 てき 物理 ぶつり 量 りょう 。若 わか 系統 けいとう 及過程 ほど 不在 ふざい 熱 ねつ 力學 りきがく 平衡 へいこう 的 てき 狀態 じょうたい ,就很難 なん 進行 しんこう 精確 せいかく 的 てき 熱 ねつ 力學 りきがく 研究 けんきゅう 。不 ふ 過 か 在 ざい 工程 こうてい 的 てき 應用 おうよう 中 ちゅう ,往往 おうおう 會 かい 通 どおり 过简单的近似 きんじ 计算,用 よう 平衡 へいこう 熱 ねつ 力學 りきがく 中 ちゅう 的 てき 物理 ぶつり 量 りょう ,得 とく 到 いた 較實用 じつよう 的 てき 數 すう 值。在 ざい 許多 きょた 實際 じっさい 的 てき 系統 けいとう 中 ちゅう (例 れい 如熱 ねつ 機 き 及冰箱 ),系統 けいとう 會 かい 包括 ほうかつ 數 すう 個 こ 有 ゆう 不同 ふどう 溫度 おんど 和 わ 壓 あつ 強的 ごうてき 子 こ 系統 けいとう ,若 わか 這些子 こ 系統的 けいとうてき 熱 ねつ 力學 りきがく 變數 へんすう 已 やめ 足 あし 夠接近 せっきん 明確 めいかく 定義 ていぎ 的 てき 情 じょう 形 がた ,就可以用較有效 ゆうこう 的 てき 方法 ほうほう 來 らい 求 もとめ 解熱 げねつ 力學 りきがく 系統 けいとう 的 てき 變數 へんすう 。
热力学 がく 最 さい 基 もと 础的概念 がいねん 是 ぜ 系 けい 统和 わ 环境 [ 20] 。一个热力学系统的环境是与之相互作用的其他热力学系统。热力学 がく 环境的 てき 一个典型例子是热浴,使 つかい 系 けい 统的温度 おんど 维持在 ざい 某 ぼう 特定 とくてい 值,具体 ぐたい 的 てき 相互 そうご 作用 さよう 形式 けいしき 可 か 不 ふ 去 さ 关心。
热力学 がく 最 さい 基本 きほん 的 てき 实体是 ぜ 热力学 がく 状 じょう 态和热力学 がく 过程。热力学 がく 中 ちゅう 的 てき 推理 すいり 可 か 基 もと 于热力学 りきがく 状 じょう 态或热力学 がく 循环过程。
热力学 がく 系 けい 统可由 よし 其状态来描述,热力学 がく 系 けい 统是个宏观物理 ぶつり 对象,由 ゆかり 描述宏 ひろし 观性质的物理 ぶつり 和 わ 化学 かがく 变量描述。所 ところ 需的宏 ひろし 观态变量视具体 ぐたい 的 てき 实验而定。
热力学 がく 系 けい 统可由 よし 其所经历的 てき 过程来 らい 描述,尤 ゆう 其是循环过程,这也是 ぜ 热力学 がく 创立者 しゃ 所 しょ 采 さい 用 よう 的 てき 方法 ほうほう 。
热力学 がく 和 わ 统计热力学 がく 应用于研究 けんきゅう 某 ぼう 一体 いったい 系 けい 的 てき 过程,过程中 ちゅう 分子 ぶんし 的 てき 运动可分 かぶん 为两类:
快速 かいそく 运动,在所 ざいしょ 研究 けんきゅう 的 てき 过程的 てき 时间尺度 しゃくど 上 じょう ,分子 ぶんし 可 か 以遍历它所有 しょゆう 可能 かのう 的 てき 状 じょう 态,使 つかい 体系 たいけい 很快达到热力学 がく 平衡 へいこう 。
慢速运动,在所 ざいしょ 研究 けんきゅう 的 てき 过程的 てき 时间尺度 しゃくど 上 じょう ,可 か 忽 ゆるがせ 略 りゃく 分子 ぶんし 运动。[ 21] [ 22]
如果宏 ひろし 观过程 ほど 中 ちゅう ,分子 ぶんし 运动介 かい 于快速 そく 运动和 わ 慢速运动之 の 间,在所 ざいしょ 研究 けんきゅう 的 てき 过程的 てき 时间尺度 しゃくど 上 じょう ,系 けい 统一般处于非平衡态。分 ぶん 离分子 ぶんし 运动的 てき 时间尺度 しゃくど 是 ぜ 热力学 がく 中 ちゅう 经常考 こう 虑的问题。
例 れい 如,经典热力学 がく 主要 しゅよう 是 ぜ 研究 けんきゅう 物 ぶつ 质的状 じょう 态方程 ほど ,宏 ひろし 观力学 がく 量 りょう 和 わ 温度 おんど 比 ひ 环境的 てき 变化要 よう 快 かい 很多,实际上 じょう 是 ぜ 研究 けんきゅう 热力学 がく 平衡 へいこう 下 か 的 てき 状 じょう 态变量 りょう 。状 じょう 态方程 ほど 表 おもて 述 じゅつ 的 てき 是 ぜ 系 けい 统的本 ほん 构特性 せい 。状 じょう 态方程 ほど 常 つね 写 うつし 为压强 きょう 是 ぜ 体 たい 积和温度 おんど 的 てき 函数 かんすう 。[ 23] [ 24] [ 25] [ 26]
本 ほん 条目 じょうもく 以由浅 あさ 入 にゅう 深 ふか 的 てき 方式 ほうしき 介 かい 绍热力学 りきがく ,先 さき 介 かい 绍循环过程 ほど 和 わ 热力学 がく 平衡 へいこう 态,最 さい 后 きさき 介 かい 绍热力学 りきがく 非 ひ 平衡 へいこう 态。
热力学 がく 始 はじめ 创八学派 がくは 的 てき 代表 だいひょう 性 せい 科學 かがく 家 か
热力学 がく 史 し 可 か 追 おい 溯 さかのぼ 到 いた 1650年 ねん 格 かく 里 さと 克 かつ 设计和 かず 建造 けんぞう 了 りょう 世界 せかい 上 じょう 第 だい 一 いち 个真空 しんくう 泵 ,并用马德堡半球 はんきゅう 实验证明了 りょう 真空 しんくう 的 てき 存在 そんざい ,推翻了 りょう 亚里士多 した 德 とく 提出 ていしゅつ 的 てき “自然 しぜん 界 かい 厌恶真空 しんくう ”的 てき 假 かり 说。1656年 ねん ,物理 ぶつり 学 がく 家 か 和 わ 化学 かがく 家 か 罗伯特 とく ·波 は 义耳 借 か 鉴格里 さと 克 かつ 的 てき 设计,与 あずか 罗伯特 とく ·胡 えびす 克 かつ 发明了 りょう 抽气机 つくえ [ 27] 。利用 りよう 抽气机 つくえ ,波 は 义耳和 わ 胡 えびす 克 かつ 证明了 りょう 压强 、温度 おんど 和 わ 体 からだ 积之 これ 间有一定 いってい 的 てき 关系,波 は 义耳给出了 りょう 波 なみ 义耳定律 ていりつ ,对于一定温度下的一定量的气体,压强与 あずか 体 からだ 积成反 はん 比 ひ 。1679年 ねん ,波 なみ 义耳的 てき 助手 じょしゅ 丹 たん 尼 に 斯·帕潘 发明了 りょう 蒸 ふけ 汽蒸煮 に 器 き ,这是一个严密封盖的容器,里 さと 面会 めんかい 产生高 だか 压气体 たい 。帕潘后 きさき 来 らい 对他发明的 てき 蒸 ふけ 煮 に 器 き 做了改 あらため 进,加 か 装 そう 了 りょう 放 ひ 气阀门,避免爆 ばく 炸。帕潘观察到了 りょう 阀门的 てき 周期 しゅうき 性 せい 的 てき 运动,构想出 で 活塞 かっそく 和 わ 汽缸蒸 ふけ 汽机,但 ただし 是 ぜ 他 た 没 ぼつ 有 ゆう 去 さ 实现自己 じこ 的 てき 想 そう 法 ほう 。1697年 ねん ,工程 こうてい 师托 たく 马斯·塞 ふさが 维利在 ざい 帕潘的 てき 设计的 てき 基 もと 础上,发明了 りょう 第 だい 一 いち 个蒸汽机。随 ずい 后 きさき ,1712年 ねん ,汤玛斯·纽科门 也发明 あかり 了 りょう 一 いち 种蒸汽机。这些早期 そうき 的 てき 蒸 ふけ 汽机非常 ひじょう 粗 そ 糙,效率 こうりつ 很低,但 ただし 吸引 きゅういん 了 りょう 当 とう 时顶尖的 てき 科学 かがく 家 か 的 てき 注意 ちゅうい 。
1759年 ねん ,詹姆斯·瓦 かわら 特 とく 开始设计蒸 ふけ 汽机,屡 しばしば 经失败。瓦 かわら 特 とく 向 むこう 格 かく 拉 ひしげ 斯哥大学 だいがく 的 てき 教授 きょうじゅ 约瑟夫 おっと ·布 ぬの 拉 ひしげ 克 かつ 求 もとめ 教 きょう 。布 ぬの 拉 ひしげ 克 かつ 向 こう 其讲解 かい 了 りょう 自己 じこ 提出 ていしゅつ 的 てき 热容 和 わ 潜 せん 热的 てき 概念 がいねん ,瓦 かわら 特 とく 还想出 で 了 りょう 分 ぶん 离冷凝 しこり 器 き 的 てき 想 そう 法 ほう ,终于显著提 ひさげ 高 だか 了 りょう 蒸 ふけ 汽机的 てき 效率 こうりつ [ a] 。尼 あま 古 こ 拉 ひしげ ·卡诺 总结前人 ぜんじん 工作 こうさく ,在 ざい 1824年 ねん 发表著作 ちょさく 《论火的 てき 动力 》。这部著作 ちょさく 论述了 りょう 卡诺热机 和 わ 卡诺循环 的 てき 关系。这部著作 ちょさく 是 ぜ 热力学 がく 成 なり 为现代 だい 科学 かがく 的 てき 标志,卡诺也被称 しょう 作 さく 热力学 がく 之 の 父 ちち 。
19世 せい 纪50年代 ねんだい ,热力学 がく 第 だい 一和第二定律同时形成,主要 しゅよう 完成 かんせい 者 しゃ 是 ぜ 威 い 廉 かど ·约翰·麦 むぎ 夸恩·兰金 、鲁道夫 おっと ·克 かつ 劳修斯 和 わ 威 い 廉 かど ·汤姆森 もり 。1859年 ねん ,史上 しじょう 第 だい 一部热力学教科书出版,作者 さくしゃ 是 ぜ 兰金。[ 28]
统计热力学 がく 的 てき 创立者 しゃ 包括 ほうかつ :馬 うま 克 かつ 士 し 威 たけし 、玻尔兹曼 、普 ひろし 朗 ろう 克 かつ 、克 かつ 劳修斯、吉 よし 布 ぬの 斯 。
热力学 がく 系 けい 统是理 り 论上构建出来 でき ,以热力学 がく 定律 ていりつ 研究 けんきゅう 有 ゆう 物 ぶつ 质和能 のう 量 りょう 交换的 てき 物理 ぶつり 系 けい 统。热力学 がく 系 けい 统的研究 けんきゅう 可分 かぶん 为几个分支 ささえ 学科 がっか ,各自 かくじ 有 ゆう 不同 ふどう 的 てき 基本 きほん 模型 もけい ,或 ある 采 さい 用 よう 不同 ふどう 的 てき 原理 げんり 。
经典热力学 がく 用 よう 不随 ふずい 时间改 あらため 变的平衡 へいこう 态或者 しゃ 连续的 てき 循环过程描述和 わ 研究 けんきゅう 热力学 がく 系 けい 统。应用的 てき 物理 ぶつり 量 りょう 是 ぜ 不随 ふずい 时间改 あらため 变的实验可 か 测量的 てき 宏 ひろし 观平衡态的 てき 物理 ぶつり 量 りょう ,即 そく 物理 ぶつり 量的 りょうてき 长时间平均 へいきん 的 てき 量 りょう 不随 ふずい 时间改 あらため 变,比 ひ 如循环过程 ほど 的 てき 流 りゅう 。
局 きょく 域 いき 平衡 へいこう 态热力学 りきがく [ 编辑 ]
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 零 れい 定律 ていりつ :在 ざい 不 ふ 受外界 かい 影 かげ 响的情 じょう 况下,只 ただ 要 よう A和 わ B同 どう 时与C处于热平衡 へいこう ,即 そく 使 つかい A和 わ B没 ぼっ 有 ゆう 热接触 せっしょく ,他 た 们仍然 しか 处于热平衡 へいこう 状 じょう 态。这个定律 ていりつ 说明,互相处于热平衡 へいこう 的 てき 物体 ぶったい 之 の 间必然 ひつぜん 具有 ぐゆう 相等 そうとう 的 てき 温度 おんど 。
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 一 いち 定律 ていりつ :能 のう 量 りょう 守恒 もりつね 定律 ていりつ 对非孤立 こりつ 系 けい 统的 てき 扩展。此时能 のう 量 りょう 可 か 以以功 こう W 或 ある 热量 Q 的 てき 形式 けいしき 传入或 ある 传出系 けい 统。热力学 がく 第 だい 一定律表达式为:
Δ でるた
E
int
=
E
int,f
−
E
int,i
=
Q
−
W
{\displaystyle \Delta E_{\text{int}}\ =E_{\text{int,f}}-E_{\text{int,i}}=Q-W}
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 二 に 定律 ていりつ :孤立 こりつ 系統 けいとう 熵(失 しつ 序 じょ ) 不 ふ 會 かい 減少 げんしょう ──簡言之 の ,熱 ねつ 不能 ふのう 自發 じはつ 的 てき 從 したがえ 冷 ひや 處 しょ 轉 うたて 到 いた 熱 ねつ 處 しょ ,而不引起其他变化。任 にん 何 なん 高溫 こうおん 的 てき 物體 ぶったい 在 ざい 不 ふ 受熱的 てき 情況 じょうきょう 下 か ,都會 とかい 逐漸冷 ひや 卻。这条定律 ていりつ 说明第 だい 二 に 类永 えい 动机不可能 ふかのう 制 せい 造 づくり 成功 せいこう 。熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 二定律也可表示為熵增原理:
Δ でるた
S
≥
0
{\displaystyle \Delta S\geq 0}
。
熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 三 さん 定律 ていりつ :完 かん 整 せい 晶 あきら 体 からだ 於絕對溫度 ぜったいおんど 零 れい 度 ど 時 じ (即 そく 攝氏 せっし -273.15度 ど ),熵增為 ため 零 れい 。
熱 ねつ 力學 りきがく 系統的 けいとうてき 示 しめせ 意圖 いと
熱 ねつ 力學 りきがく 系統 けいとう 是 ぜ 熱 ねつ 力學 りきがく 的 てき 重要 じゅうよう 概念 がいねん 之 の 一 いち ,是 ぜ 指 ゆび 一塊 ひとかたまり 有明 ありあけ 確 かく 定義 ていぎ 的 てき 區域 くいき ,所有 しょゆう 不在 ふざい 熱 ねつ 力學 りきがく 系統 けいとう 內的區域 くいき 合 ごう 稱 たたえ 為 ため 環境 かんきょう ,系統 けいとう 和 わ 環境 かんきょう 之 の 間 あいだ 是 ぜ 由 よし 邊 べ 界 かい 隔 へだた 開 ひらけ ,系統 けいとう 和 わ 環境 かんきょう 透過 とうか 邊 べ 界 かい 才能 さいのう 交換 こうかん 物質 ぶっしつ 、功 こう 或 ある 熱 ねつ 。
邊 あたり 界 かい 就是包圍 ほうい 系統 けいとう 外 がい 圍 かこえ 的 てき 表面 ひょうめん ,任 にん 何 なん 通過 つうか 表面 ひょうめん ,會 かい 影響 えいきょう 系統 けいとう 內能的 てき 都 と 需要 じゅよう 在 ざい 能 のう 量 りょう 平衡 へいこう 方程式 ほうていしき 中 ちゅう 考慮 こうりょ 。像 ぞう 马克斯·普 ふ 朗 ろう 克 かつ 在 ざい 1900年 ねん 時 じ 的 てき 研究 けんきゅう 就將系統 けいとう 定義 ていぎ 為 ため 單 たん 一原子周圍有共振能量的區域,薩迪·卡諾 在 ざい 1824年 ねん 將 はた 系統 けいとう 定義 ていぎ 為 ため 蒸 ふけ 汽机中 なか 的 てき 蒸氣 じょうき ,克 かつ 里 さと ·伊 い 曼紐爾 なんじ 在 ざい 1986年 ねん 有 ゆう 關 せき 大氣 たいき 熱 ねつ 力學 りきがく 的 てき 研究 けんきゅう 中將 ちゅうじょう 系統 けいとう 定義 ていぎ 為 ため 熱帶 ねったい 氣 き 旋的 てき 本體 ほんたい 。在 ざい 量子 りょうし 統計 とうけい 力學 りきがく 中 ちゅう 會 かい 將 はた 核 かく 素 もと (一個由夸克組成的系統)定義 ていぎ 為 ため 一 いち 個 こ 系統 けいとう 。
邊 あたり 界 かい 可分 かぶん 為 ため 四 よん 種 しゅ :固定 こてい 、活動 かつどう 、真 ま 实、虛構 きょこう 。在 ざい 引擎中 ちゅう 的 てき 固定 こてい 邊 べ 界 かい 是 ぜ 指 ゆび 活塞 かっそく 固定 こてい 在 ざい 某 ぼう 特定 とくてい 位置 いち ,因 いん 此在等 とう 容 よう 過程 かてい 中 ちゅう ,不 ふ 會 かい 產 さん 生 せい 功 こう 。而在引擎中 ちゅう 的 てき 活動 かつどう 邊 べ 界 かい 是 ぜ 指 ゆび 允許 いんきょ 活塞 かっそく 移動 いどう 位置 いち ,因 いん 此可以產生 せい 功 こう 。在 ざい 封 ふう 閉系統 けいとう 中 ちゅう ,邊 あたり 界 かい 是 ぜ 真 ま 实的,而在開放 かいほう 系統 けいとう 中 ちゅう ,邊 あたり 界 かい 多 た 半 はん 是 ぜ 虛構 きょこう 的 てき 。[ 29]
系統 けいとう 可 か 以依邊 べ 界 かい 允許 いんきょ 的 てき 質量 しつりょう 或 ある 能 のう 量 りょう 交換 こうかん 方式 ほうしき 來 らい 分類 ぶんるい ,簡單 かんたん 分類 ぶんるい 可 か 以分為 ため 以下 いか 三 さん 類 るい :
孤立 こりつ 系統 けいとう :系統 けいとう 完全 かんぜん 不 ふ 與 あずか 外界 がいかい 交換 こうかん 能 のう 量 りょう 或 ある 質量 しつりょう 。
封 ふう 閉系統 けいとう :系統 けいとう 只 ただ 與 あずか 外界 がいかい 交換 こうかん 能 のう 量 りょう 而不交換 こうかん 質量 しつりょう 。
開放 かいほう 系統 けいとう :系統 けいとう 與 あずか 外界 がいかい 交換 こうかん 能 のう 量 りょう 和 わ 質量 しつりょう 。
但 ただし 若 わか 將 はた 能 のう 量 りょう 再 さい 細分 さいぶん 為 ため 功 こう 和 わ 熱 ねつ ,封 ふう 閉系統 けいとう 可 か 以再多 た 區分 くぶん 出 で 二 に 類 るい ,其性質 せいしつ 介 かい 於封閉系統 けいとう 和 わ 孤立 こりつ 系統 けいとう 之 の 間 あいだ :若 わか 系統 けいとう 不 ふ 允許 いんきょ 外界 がいかい 交換 こうかん 熱 ねつ ,只 ただ 能 のう 有功 ゆうこう 的 てき 交換 こうかん ,稱 しょう 為 ため 絕 ぜっ 熱 ねつ 封 ふう 閉系統 けいとう 或 ある 熱 ねつ 孤立 こりつ 系統 けいとう ,若 わか 系統 けいとう 不 ふ 允許 いんきょ 外界 がいかい 交換 こうかん 功 こう ,只 ただ 能 のう 有能 ゆうのう 的 てき 交換 こうかん ,稱 しょう 為 ため Adynamically封 ふう 閉系統 けいとう [ 30] ,也稱作 さく 力學 りきがく 孤立 こりつ 系統 けいとう 。
卡諾循環 じゅんかん ,其中的 てき TH 和 わ TC 就是高 だか 溫熱 おんねつ 庫 こ 及低溫熱 おんねつ 庫 こ
熱 ねつ 力學 りきがく 設備 せつび 可分 かぶん 為 ため 二 に 種 しゅ ,分 ふん 為 ため 是 ぜ 儀表 ぎひょう (meter)和 かず 源 はじめ (reservoir)。熱 ねつ 力學 りきがく 儀表 ぎひょう 是 ぜ 指 ゆび 任 にん 何 なん 可 か 以量測 はか 熱 ねつ 力學 りきがく 系統 けいとう 中 ちゅう 參 さん 數 すう 的 てき 設備 せつび 。有 ゆう 時 じ 熱 ねつ 力學 りきがく 的 てき 參 まいり 數 すう 是 ぜ 用 よう 理想 りそう 的 てき 量 りょう 測 はか 儀表 ぎひょう 來 らい 定義 ていぎ ,例 れい 如熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 零 れい 定律 ていりつ 說明 せつめい 若 わか 二個物體分別和一個物體達到熱平衡,這二個物體之間也達到了熱平衡。馬 うま 克 かつ 士 し 威 たけし 在 ざい 1872年 ねん 時 じ 提出 ていしゅつ 熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 零 れい 定律 ていりつ ,也提到 いた 可 か 以量測 はか 溫度 おんど 的 てき 方式 ほうしき 。理想 りそう 的 てき 溫度 おんど 計 けい 是 ぜ 在 ざい 定壓 ていあつ 下 か 定量 ていりょう 的 てき 理想 りそう 氣體 きたい ,根據 こんきょ 理想 りそう 氣體 きたい 定律 ていりつ
p
V
=
n
R
T
{\displaystyle pV=nRT}
,氣體 きたい 的 てき 體積 たいせき 即 そく 可用 かよう 來 らい 表示 ひょうじ 壓 あつ 強 きょう ,雖然壓 あつ 強 きょう 是 ぜ 用 よう 力學 りきがく 的 てき 方式 ほうしき 定義 ていぎ ,也可以用定溫 ていおん 下 か 定量 ていりょう 的 てき 理想 りそう 氣體 きたい 的 てき 體積 たいせき 來 き 當 とう 作 さく 理想 りそう 的 てき 气压表 ひょう 。热量计 則 のり 是 ぜ 量 りょう 測 はか 系統 けいとう 內能及能量 りょう 變化 へんか 的 てき 設備 せつび 。
熱 ねつ 力學 りきがく 源 みなもと 是 ただし 指 ゆび 一 いち 個 こ 很大的 てき 系統 けいとう ,和 わ 測 はか 試 ためし 系統 けいとう 接觸 せっしょく 時 じ 其特定 とくてい 狀態 じょうたい 幾 いく 乎不會 かい 變化 へんか 。熱 ねつ 力學 りきがく 源 げん 一般是用來將系統的狀態施加到某一特定數值。像 ぞう 壓 あつ 強 きょう 源 みなもと 是 ただし 在 ざい 特定 とくてい 壓 あつ 強 きょう 下 か 的 てき 系統 けいとう ,和 かず 其他系統 けいとう 連接 れんせつ 後 ご ,會 かい 使 し 其他系統 けいとう 的 てき 壓 あつ 強 きょう 等 とう 於該特定 とくてい 值。地球 ちきゅう 的 てき 大氣 たいき 常 つね 作為 さくい 壓 あつ 強 きょう 源 げん 。熱 ねつ 力學 りきがく 中 ちゅう 常見 つねみ 的 てき 熱 ねつ 力學 りきがく 源 げん 是 ぜ 熱 ねつ 庫 こ ,是 ぜ 特定 とくてい 溫度 おんど 下 か 的 てき 系統 けいとう ,像 ぞう 卡諾循環 じゅんかん 中 ちゅう 就用到 いた 了 りょう 高 だか 溫熱 おんねつ 庫 こ 及低溫熱 おんねつ 庫 こ 。[ 31]
能 のう 量 りょう 是 ぜ 熱 ねつ 力學 りきがく 的 てき 中心 ちゅうしん 概念 がいねん 之 の 一 いち 。熱 ねつ 力學 りきがく 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 說明 せつめい 系統 けいとう 和 わ 環境 かんきょう 的 てき 總 そう 能 のう 量 りょう 守恆 もりつね 。若 わか 要 よう 加入 かにゅう 能 のう 量 りょう 到 いた 系統 けいとう 中 ちゅう ,可 か 以透過 とうか 加熱 かねつ 、壓縮 あっしゅく 、加入 かにゅう 物質 ぶっしつ 的 てき 方式 ほうしき 。若 わか 要 よう 從 したがえ 系統 けいとう 中 ちゅう 提出 ていしゅつ 能 のう 量 りょう ,則 のり 可 か 以透過 とうか 冷 ひや 卻、膨脹 ぼうちょう 、移出 いしゅつ 物質 ぶっしつ 的 てき 方式 ほうしき 。例 れい 如在力學 りきがく 的 てき 能 のう 量 りょう 轉移 てんい 等 とう 於對一物體的施力及物體的位移。
共軛 きょうやく 變數 へんすう 是 ぜ 成 なり 對 たい 的 てき 熱 ねつ 力學 りきがく 概念 がいねん ,其中第 だい 一個表示施加在熱力學系統中的某種「力 ちから 」,第 だい 二個則表示熱力學系統上的某種「位 い 移 うつり 」,二者的乘積即為轉移的能量。常見 つねみ 的 てき 共軛 きょうやく 變數 へんすう 有 ゆう :
熱 ねつ 力學 りきがく 由 よし 於發展 はってん 較早,也有 やゆう 其自身 じしん 的 てき 局限 きょくげん 性 せい ,主要 しゅよう 表 ひょう 現在 げんざい :
它僅適用 てきよう 於粒子 りゅうし 很多的 てき 宏 ひろし 觀 かん 系統 けいとう ;
它主要 よう 研究 けんきゅう 物質 ぶっしつ 在 ざい 平衡 へいこう 態 たい 下 か 的 てき 性質 せいしつ ,並 なみ 不 ふ 解答 かいとう 系統 けいとう 達 たち 到 いた 平衡 へいこう 態 たい 的 てき 詳細 しょうさい 過程 かてい ;
它把物質 ぶっしつ 視 し 作 さく “連續 れんぞく 體 たい ”,不 ふ 考慮 こうりょ 物質 ぶっしつ 的 てき 微 ほろ 觀 かん 結構 けっこう 。
统计物理 ぶつり 学 がく 与 あずか 热力学 がく 结合起 おこり 来 らい 研究 けんきゅう 热现象 ぞう 常常 つねづね 可 か 以弥补以上 じょう 局限 きょくげん 性 せい [ 32] 。
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概念 がいねん 技術 ぎじゅつ 設備 せつび 測量 そくりょう 與 あずか 控 ひかえ 制 せい 職業 しょくぎょう 、行 くだり 業 ぎょう 與 あずか 服務 ふくむ 工業 こうぎょう 組織 そしき 健康 けんこう 與 あずか 安全 あんぜん 性 せい 參 まいり 見 み