负热容量与热寂说
热寂说
热疾说“热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论，这一推论是否正确，引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。
由于涉及到宇宙未来、人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊恼的文化疑案。
一、“热寂说”是谁提出来的？毫无疑问，“热寂说”是热力学第二定律的提出者提出的。
热力学第二定律的提出者有两人，一位是英国的开尔文勋爵(Lord Kelvin)（即威廉·汤姆逊，W.Thomson），另一位是德国的克劳修斯(R.Clausius)。
那么，谁是“热寂说”的提出者呢？国内学术界大多数人都认为，“热寂说”的提出者是克劳修斯。
持此说的人一般都以恩格斯《自然辩证法》中反复提到的“克劳修斯的第二原理”的说法作为根据。
另外一条根据则是，“熵”的概念是由克劳修斯提出来的，而“热寂说”是反映宇宙中熵不断增大的一种极限状态，所以“热寂说”是由克劳修斯提出的。
事实上，如果仔细考察一下有关“热寂说”的历史文献，我们就会发现以上说法有误，至少是不准确的。
1852年4月19日，开尔文在《爱丁堡皇家学会议事录》上发表的《论自然界中机械能散逸的普遍趋势》一文指出：“在现今，在物质世界中进行着使机械能散失的普遍趋势……在将要到来的一个有限时期内，除非采取或将采取某些目前世界上已知的并正在遵循的规律所不能接受的措施，否则地球必将开始不适合人类像目前这样居住下去”。
[1]在这篇论文中，开尔文首次指出，从卡诺定理可以得出一个明显的结果，即当热从热的物体传到比较冷的物体时，就存在着机械能不可能完全恢复的耗散现象。
在自然界中普遍存在的这种不可逆转的机械能的耗散趋向，必然造成宇宙中热量的不断增加。
其直接后果是，地球必将“不适合人类像目前这样居住下去”。
显然，开尔文在这里对宇宙热寂的思想作了充分的暗示。
十年后，即1862年，开尔文发表《关于太阳热的可能寿命的历史考察》一文，该文曾被收入1902年出版的《科普讲演与致辞》一书。
能量守恒律和热力学三定律
能量守恒定律和热力学三定律的发现凡是有些见地的人都知道，热力学的意义绝不像热学字面上表示得那么简单，而具有非凡的普遍意义，因为宇宙间存在许多种运动形态，它们之间存在能够转化和等当换算的关系。
但是，不论那种运动形态都只能以热的形态进行耗散，所以热学定律适用于各种运动形态，而且实际上不论那种运动形态的量化定律关系都可以用热力学定律予以理解和衡量。
为了能够用统一的概念和尺度比较和度量各种运动形态的运动能力（机械运动、热运动、电力、磁力、声动、生物力、化学力、核力等），在19世纪初Thomas Young在这些概念的基础上，提出了统一的概念——能态和能量。
19世纪中叶，把各种运动能力分别称为机械能、热能、电能、磁能、声能、生物能、化学能和核能等。
这些能态的数量关系用双边的等当关系——当量作为换算的桥梁，即以显示在他们各自的特性背后存在统一的共性和量度关系。
同一性和统一的量度，永远是科学研究追求的目标，这个追求导致驾驭各种能态的度量之间存在共同的能量转化和守恒定律。
一、能量守恒定律的发现1. 能量概念的由来1802年英国物理家ThomasYoung 在皇家学院作了系列讲演，其中提出了科学的能量概念。
在讲演的力学部分的第8讲中，他认为对于弹性体和非弹性体的碰撞（如弹性变形和塑性变形的能力，子弹打入土或牛脂中）而言：“能量一词很适用于一切物体的质量或重量与其速度的平方……有些人竟将它看作运动数量的真实量度……为了更好地估价这个力，还是用个不同的名字才好”。
麦克斯韦在《热理论》中说：“Thomas Young是第一个应用能量于这个关系（活力）的人”。
Ernest Mach指出“在1850年以后能量概念最早由英国物理学家逐渐传到物理领域的”，这显然指William Rankine 和Lord Kelvin说的。
1851年William Rankine在《论能量转变的普遍定律》文中提出了“potential energy”、“actual energy ”和“机械能”一词。
高中物理人教版选修3-3教案 《热力学第二定律的微观解释》(2篇)
热力学第二定律的微观解释目标导航1.了解有序和无序，宏观态和微观态的概念。
2.了解热力学第二定律的微观意义。
3.了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。
4.知道随着条件的变化，熵是变化的。
诱思导学1.有序和无序有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。
无序：不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。
有序和无序是相对的。
2.宏观态和微观态宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。
微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。
系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。
如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。
3.热力学第二定律的微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4.熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。
从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。
在自然过程中，系统的熵是增加的。
在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理。
对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。
从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。
典例探究例1 一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止。
系统的熵如何变化？解析：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加。
友情提示：本题考查的是对熵增加原理的理解和应用。
课后问题与练习点击：1.解析：①全是甜的，对应的微观态1个，宏观态出现的概率是1/32；②全是咸的，对应的微观态1个，宏观态出现的概率是1/32；③1甜4咸，对应的微观态5个，宏观态出现的概率是5/32；④4甜1咸，对应的微观态5个，宏观态出现的概率是5/32；⑤2甜3咸，对应的微观态10个，宏观态出现的概率是10/32；⑥3甜2咸，对应的微观态10个，宏观态出现的概率是10/32；2.解析：(1)概率11112228 p=⨯⨯=(2)概率441121()2248 pA=⨯⨯=(3)概率33661120ApA==(4)无序性增大了3.略基础训练1.一定质量的气体被压缩，从而放出热量，其熵怎样变化？2.保持体积不变，将一个系统冷却，熵怎样变化？多维链接1.熵与熵增加原理“熵”是什么？“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用熵来表示任何一种能量在空间分布的均匀程度。
高考物理热学知识点总结
高考物理热学知识点总结
以下是高考物理热学知识点的总结：
1. 温度和热量：
- 温度是物体分子热运动的程度，通常用摄氏度（℃）或开尔文（K）表示。
- 热量是物体之间传递的热能，通常用焦耳（J）表示。
2. 热平衡和热传递：
- 热平衡指两个物体之间没有温度差异，不再有热量传递。
- 热传递可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
3. 内能和热容：
- 内能是物体分子的总动能和势能之和。
- 热容指物体单位质量或单位摩尔的物质吸收或释放的热量与温度变化之间的关系，通常用单位质量的比热容（J/(kg·℃)）或单位摩尔的摩尔热容（J/(mol·℃)）表示。
4. 热力学第一定律：
- 热力学第一定律（能量守恒定律）指在热平衡状态下，系统的内能变化等于系统所吸收或释放的热量与系统所做的功的代数和。
5. 热膨胀：
- 热膨胀指物体随温度的升高而体积增大的现象。
- 线膨胀指物体长度随温度的升高而增加。
- 面膨胀指物体面积随温度的升高而增加。
- 体膨胀指物体体积随温度的升高而增加。
6. 理想气体的状态方程和热力学过程：
- 理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P为气体压强，V为气体体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
- 热力学过程包括等压过程、等体过程、等温过程和绝热过程。
7. 相变：
- 相变指物质由一种物态转变为另一种物态的过程，包括固态、液态和气态之间的转变。
- 相变潜热是指物质在相变过程中吸收或释放的热量。
以上是高考物理热学知识点的总结，希望对你有帮助！。
如何推导热容量公式并解答热问题
如何推导热容量公式并解答热问题热容量是热力学中一个重要的概念，用于描述物体在吸收或释放热量时的表现。
它在化学、物理和工程学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍如何推导热容量公式，并通过解答实际热问题，进一步阐述其应用意义。
首先，我们来回顾一下热容量的定义。
热容量是指物体吸收或释放单位温度变化下的热量。
以物质的热容量为例，我们用C表示，其定义为单位质量物质吸收或释放单位温度变化下的热量。
一般来说，热容量可以分为常压热容量和常容热容量两种情况。
常压热容量是指在常压下吸收或释放热量引起的温度变化。
我们以理想气体为例，来推导常压热容量的计算公式。
设理想气体的温度变化为ΔT，吸收或释放的热量为Q，物质的质量为m，则有Q = CΔT。
根据理想气体的状态方程 PV = nRT，其中P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R表示气体常数，T表示气体的温度。
根据理想气体的状态方程，我们可以得到PΔV = nRΔT。
由于常压下温度变化引起的体积变化微小，我们可以将ΔV近似为V。
进一步化简，得到PΔV ≈ PV = nRT。
又根据热力学第一定律，热量的变化量可以表示为Q = ΔU + W，其中ΔU表示系统内能的变化量，W表示系统对外做功。
对于理想气体来说，内能的变化量可以用ΔU = CΔT 表示。
将上述两个式子代入热量的定义式中，得到PΔV ≈ nCV = ΔU + W。
进一步比较，我们可以发现PΔV ≈ 0，即气体在常压下的体积变化微小。
因此，我们可以得到W ≈ 0，即理想气体在常压下吸收或释放的热量几乎全部用于改变其内能。
代入上述热容量的定义式中，得到C ≈ ΔU/ΔT。
根据热力学基本原理，内能可以表示为 U = CV，其中C表示常压热容量。
对上述式子求导数，得到 dU = CdV，再结合 Pv = nRT，我们可以得到 dU = nRdT。
联立两个方程，得到 CdV = nRdT。
进一步积分，得到∫CdV = ∫nRdT。
热辐射的热力学理论
CONTENT 010203Stefan-Boltzmann定律宇宙背景辐射热宇宙模型1Stefan-Boltzmann 定律平衡辐射热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射。
热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，是在真空中唯一的传热方式。
一般情况下，热辐射的强度和强度按频率的分布都与辐射体的温度和性质有关。
但如果辐射体对电磁波的吸收和辐射达到平衡，热辐射的一切特性将只取决于温度，这称为平衡辐射。
用热力学理论来研究热辐射，实际上就是研究平衡辐射。
空窖模型考虑一个封闭的空窖，其保持一定的温度T。
窖壁将不断地向窖内发射电磁波，同时吸收来自窖内的电磁波，二者达到平衡后，窖壁和窖内就具有了共同的温度，显然空窖内的辐射就是平衡辐射。
u=u(T)平衡辐射包含各种频率、沿各个方向传播的电磁波。
这些电磁波是无规的。
那么从直觉上和热力学的一般论据都可以知道，窖内平衡辐射是空间均匀和各向同性的。
它的内能密度和内能密度按频率的分布只取决于温度。
下面就最后一点进行论证。
设想有两个空窖，温度相同，但形状、体积和窖壁材料不尽相同。
开一个小窗将两个窖连接起来，放上滤光片，只允许圆频率在ω->ω+dω的电磁波通过，如图所示。
如果辐射场在ω->ω+dω范围内的内能密度在两窖不等，能量将通过小窗从内能密度较高的空窖辐射到内能密度较低的空窖，使前者温度降低而后者温度升高。
这样就在两个温度相同的空窖自发地产生温度差，可以利用这个温度差来获得有用的功，这显然违反热力学第二定律，所以是不可能的。
所以空窖内能密度和内能密度按频率的分布只取决于温度。
TT现在，我们根据电磁学理论可以导出辐射压强p 和辐射能量密度u 的关系：p =13u （以上结果可参考《空腔辐射中辐射压强与辐射能量密度之间关系》，佟华）那么，只要求出u 和T 的关系，我们就可以同时得到热辐射的物态方程与内能表达式。
热寂说
11
耗散结构学说
“耗散结构”是指一种远离平衡态的有序结构。 耗散结构理论认为关键在于系统必须是开放的，而且系统内有序结构的产生要靠外界 不断供给能量和物质以及负熵流。 耗散结构理论提出不久，一些人即将其推广到整个宇宙，认为宇宙是一个无限发展的 开放系统，它远离平衡态。由于它不断吸取负熵流，因而在宇宙的一些区域内，熵不 但没有增加反而有减少的趋势。因此宇宙不可能变成完全无序的“热寂”状态。
9
大爆炸学说---“倒了头”的宇宙“热寂说”
未来所有恒星上的热核反应都将逐渐停止，留下的将是各种各样的宇宙“熔渣”--黑 矮星、中子星和黑洞，而宇宙的背景辐射温度将不断下降，以至于无限地趋近于绝对 零度，最终达到另一种意义上的“冷寂”。宇宙另一种可能的状态是，当膨胀达到最 高点，背景辐射的温度降到最低，此时宇宙开始收缩，温度又重新上升。当宇宙不断 收缩至愈来愈接近它的最后阶段时，环境条件同大爆炸后不久起支配作用的那些条件 越来越相似，宇宙又重新回到处于“热寂”状态的基本粒子“羹汤”状态。这实际上 是一个反演过程。在宇宙暴缩的最后时刻，引力成为占绝对优势的作用，所有的物质 都将因挤压而不复存在，包括时空本身在内的一切有形的东西统统将被消灭，只剩下 一个时空奇点。无论宇宙最后出现哪一种状态，其结果对人类来说都将是灭顶之灾。
7
大爆炸学说
现代宇宙学的基本模型——宇宙大爆炸 由于在膨胀过程中，不同物质的温度降低的程度不一样，辐射温度降低较慢，粒子温 度降低较快，就会造成Tr大于Tm而产生温差。这与经典热力学的结论正好相反。虽然 这个温差会由于辐射与粒子之间的碰撞而消失，以至达到热平衡，但是由于达到平衡 所需的时间比宇宙膨胀所需的时间要长，因而辐射和粒子之间就永远不可能达到热平 衡。此时系统的熵尽管不断增加（这与热力学第二定律相符），但它离平衡态却越来 越远。而宇宙中发生的正是这种变化。
高二物理知识点热力学第二定律
高二物理知识点：热力学第二定律
让我们重温一下热力学的知识吧。
克氏表述指出：热传导过程是不可逆的—氏表述指出：功变热（确切地说，是机械能转化为内能）的过程是不可逆的。
这是一个不可逆过程。
在实验中，重物下降带动叶片转动而对水做功，使水的内能增加。
但是，我们不可能造出这样一个机器：在其循环动作中把一重物升高而同时使水冷却而不引起外界变化。
由此即可得热力学第二定律的“普朗克表述”。
再如焦耳-汤姆生（开尔文）多孔塞实验中的节流过程和各种爆炸过程等都是不可逆过程。
但不论具体的表达方式如何，热力学第二定律的实质在于指出：
一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，并指出这些过程自发进行的方向。
热力学第二定律的适用范围
（1）热力学第二定律是宏观规律，对少量分子组成的微观系统是不适用的。
（2）热力学第二定律适用于“绝热系统”或“孤立系统”，对于生命体（开放系统）是不适用的。
早在1851年开尔文在叙述热力学第二定律时，就曾特别指明动物体并不像一架热机一
样，热力学第二定律只适用于无生命物质。
（3）热力学第二定律是建筑在有限的空间和时间所观察到的现象上，不能被外推应用于整个宇宙。
19世纪后半期，有些科学家错误地把热力学第二定律应用到无限的、开放的宇宙，提出了所谓“热寂说”。
他们声称：将来总有一天，全宇宙都是要达到热平衡，一切变化都将停止，从而宇宙也将死亡。
要使宇宙从平衡状态重新活动起来，只有靠外力的推动才行。
这就会为“上帝创造世界”等唯心主义提供了所谓“科学依据”。
热寂说
热力学第二定律揭示了自然界宏观过程的不可逆性,是19世纪自然科学发展所取得的伟大成果之一,它和其他许多自然规律一样,适用范围具有条件性和局限性.1865年克劳修斯把第二定律应用范围推广至整个宇宙,提出了"宇宙的熵趋于极大"的观点.1867年他进一步指出:"宇宙越接近于其熵为一最大值的极限状态,它继续发生变化的机会也越减小,如果最后完全到达了这个状态,也就不会再现进一步的变化,宇宙将处于死寂的永远状态."[1]这就是"热寂说".第二定律是否适用于宇宙?宇宙"热寂说"是否成立?这些问题虽然争论了一百多年,但至今尚未解决.目前西方某些学者倾向"热寂说",[2]他们认为当前流行的大爆炸宇宙说是支持"热寂说"的,理由是宇宙起源于一个密集能源的大爆炸.当这个稠密的能源向外膨胀时,它的膨胀速度逐渐减慢,从而形成了银河系、恒星和行星.当这个能源继续膨胀、消散时,它失去原来的秩序,最后使熵达到最大值,即达到热寂的最终热平衡状态.许多学者从哲学角度对"热寂说"进行了批判.本文则着重从物理学角度讨论这个问题.对热力学定律做出杰出贡献的克劳修斯，在1865年发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》的论文。
文章中把热力学第二定律表述为“一个孤立系统的熵永不减少”即熵增加原理。
在这篇文章的末尾，克劳修斯指出，如果热力学第一、第二定律适用于整个宇宙，则可以得到如下结论：“（1）宇宙的能量是恒定的；（2）宇宙的熵将趋于某个极大值。
”克劳修斯认为这两个结论是宇宙的基本原理。
1 867年，克劳修斯又进一步明确提出：“宇宙越接近于其熵为最大值的极限状态，它继续发生变化的可能性就越小；当它完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了。
宇宙将处于一种热寂（heat death）的永恒状态。
热力学统计物理各章重点总结
热力学统计物理各章重点总结3.准静态过程和非准静态过程准静态过程：进行得非常缓慢的过程，系统在过程汇总经历的每一个状态都可以看做平衡态。
非准静态过程，系统的平衡态受到破坏4.内能、焓和熵内能是状态函数。
当系统的初态A和终态B给定后，内能之差就有确定值，与系统由A到达B所经历的过程无关;表示在等压过程中系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加值。
这是态函数焓的重要特性克劳修斯引进态函数熵。
定义:5.热容量：等容热容量和等压热容量及比值定容热容量:定压热容量:6.循环过程和卡诺循环循环过程（简称循环）：如果一系统由某个状态出发，经过任意一系列过程，最后回到原来的状态，这样的过程称为循环过程。
系统经历一个循环后，其内能不变。
理想气体卡诺循环是以理想气体为工作物质、由两个等温过程和两个绝热过程构成的可逆循环过程。
7.可逆过程和不可逆过程不可逆过程：如果一个过程发生后,不论用任何曲折复杂的方法都不可能使它产生的后果完全消除而使一切恢复原状。
可逆过程：如果一个过程发生后，它所产生的后果可以完全消除而令一切恢复原状。
8.自由能：F和G定义态函数：自由能F，F＝U－TS定义态函数：吉布斯函数G，G=U-TS+PV，可得GA－GB3－W1定律及推论1.热力学第零定律－温标如果物体A和物体B各自与外在同一状态的物体C达到热平衡，若令A与B进行热接触，它们也将处在热平衡。
三要素：（1）选择测温质；（2）选取固定点；（3）测温质的性质与温度的关系。
（如线性关系）由此得的温标为经验温标。
2.热力学第一定律－第一类永动机、内能、焓热力学第一定律：系统在终态B和初态A的内能之差UB-UA等于在过程中外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和，热力学第一定律就是能量守恒定律.UB-UA=W+Q.能量守恒定律的表述：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在传递与转化中能量的数量保持不变。
热力学实践热容量与比热容
热力学实践热容量与比热容在我们日常生活和科学研究中，热力学的概念无处不在。
热容量和比热容作为热力学中的两个重要概念，对于理解物质与热的相互作用起着关键作用。
首先，让我们来搞清楚什么是热容量。
热容量简单来说，就是物体吸收或放出热量时温度改变的难易程度的一种度量。
打个比方，就像一个大水池和一个小水盆，同样往里倒一定量的热水，大水池的水温变化就会比小水盆小很多。
大水池就相当于热容量大的物体，小水盆则是热容量小的物体。
热容量的大小取决于物体的质量、组成成分以及所处的状态等因素。
而比热容呢，它指的是单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1 摄氏度所吸收（或放出）的热量。
这就好比不同的运动员跑步，同样跑 1 米，有的运动员消耗的体力多，有的消耗的体力少。
比热容就像是衡量物质在温度变化时“消耗热量”的能力。
从数学表达式上看，热容量 C 等于吸收或放出的热量 Q 与温度变化量ΔT 的比值，即 C ＝ Q ／ΔT。
而比热容 c 则是热容量除以物体的质量 m，即 c ＝ C ／ m ，表达式为 c ＝ Q ／（mΔT) 。
为了更直观地理解热容量和比热容，我们可以通过一些实际的例子来感受一下。
比如水，水的比热容是 42×10³焦耳/（千克·摄氏度），这意味着 1 千克的水温度升高 1 摄氏度需要吸收 4200 焦耳的热量。
相比之下，铁的比热容约为 046×10³焦耳/（千克·摄氏度），所以相同质量的水和铁，吸收相同的热量，铁的温度升高会比水快得多。
在实际的工程应用中，热容量和比热容的概念也非常重要。
比如在汽车发动机的设计中，需要考虑各种材料的比热容和热容量，以确保发动机在工作时能够有效地散热，防止过热损坏。
再比如在建筑设计中，选择具有合适比热容和热容量的材料，可以有效地调节室内温度，提高能源利用效率。
另外，热容量和比热容还与物质的状态变化密切相关。
当物质发生相变，比如从固态变为液态，或者从液态变为气态时，吸收或放出的热量称为相变潜热。
负热容系统是否违背热力学
负热容系统是否违背热力学全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：负热容系统是指在一定条件下，系统在吸收热量的同时其温度却下降的系统。
这种系统似乎违背了热力学第一定律，即能量守恒定律。
负热容系统并不违背热力学原理，其实际上是利用了某些特殊的物理现象和技术手段来实现这种看似反常的热力学行为。
我们需要了解什么是热容。
热容是指单位质量物质在温度变化一个单位时所吸收或放出的热量。
通常情况下，当物体吸收热量时，其温度会升高；而当物体放出热量时，其温度会下降。
这是符合热力学第一定律的基本规律。
在负热容系统中，却出现了温度下降但吸收热量的现象。
要想实现负热容系统，需要利用一些特殊的物质或技术。
一个典型的例子是玻璃棒在拉伸的时候会吸收热量，但温度却下降。
这是因为玻璃在受力的作用下，分子之间发生了排列变化，使其内能增加，从而吸收了热量。
这种现象称为机械热。
另一个例子是磁性材料在外加磁场下的磁致冷却效应。
磁性材料在外加磁场下，由于磁矩的重新排列，会吸收热量而降低温度。
这种现象称为磁热。
通过这种方式，可以实现在吸收热量的同时温度下降的效果。
在实际应用中，负热容系统被广泛应用于制冷领域。
传统的制冷技术主要依靠蒸发冷却原理，即通过蒸发液体吸收热量来降低温度。
而负热容系统则可以在不涉及蒸发过程的情况下实现制冷效果，从而提高了制冷效率和节能效果。
负热容系统并不违背热力学原理，而是利用了一些特殊的物理现象和技术手段来实现温度下降但吸收热量的效果。
这种系统在制冷领域有着重要的应用前景，可以为人类社会提供更加高效、节能的制冷解决方案。
通过深入研究和技术创新，负热容系统将会在未来发挥更大的作用，推动制冷技术的发展和进步。
【2000字】第二篇示例：负热容系统是指系统在加热时，温度却下降的特殊系统。
负热容系统的出现似乎与热力学的基本规律相悖，引发了许多的争议和讨论。
有人认为负热容系统违背了热力学的基本原理，而有人则认为负热容系统并不违背热力学，只是在特定条件下表现出了一种特殊的行为。
热容量和焓是什么
热容量和焓是什么热容量和焓是热力学领域中的两个重要概念。
它们是描述物体热力学性质的指标，对于热力学过程的计算和控制有着至关重要的作用。
热容量指物体在吸收或释放热量时其温度变化的大小。
具体而言，热容量是指物质在恒定压力下吸收或释放单位热量时，温度变化的大小。
一般情况下，如果物质的热容量较大，那么在吸收或释放相同数量的热量时，其温度变化较小。
相反，如果物质的热容量较小，那么在吸收或释放相同数量的热量时，其温度变化较大。
因此，热容量可以用来描述物质对热量的响应程度。
在计算热容量时，我们通常需要考虑物质的质量、温度、和热容量等因素。
例如，对于常见的理想气体，热容量可以通过理想气体定律来计算。
在恒压条件下，理想气体的热容量Cp等于气体分子自由度乘以气体分子的普适气体常数R。
在恒容条件下，理想气体的热容量Cv等于气体分子自由度乘以R减去一个常数。
这些定律为计算热容量提供了基础。
与热容量相比，焓是一个更为综合的概念。
焓是指物质在标准大气压力下吸收或释放单位热量时，它所发生的除温度变化以外的其他过程，如压强、体积等的变化。
因此，焓是物质在吸收或释放热量时所表现的综合性质。
与热容量不同的是，焓与物质状态的变化密切相关。
例如，当物质由固态变成液态或气态时，其焓值会发生大幅变化。
在计算焓值时，我们需要考虑许多因素，如物质的质量、温度、压力、体积等等。
对于开放系统，焓变方程可以用来计算焓值的变化。
焓变方程指的是当一定质量的物质在发生化学反应或物理变化后，所波动的焓值的变化。
在化学反应过程中，如果有化学键断裂或新化学键形成，就会伴随着焓值的变化。
因此，焓变方程也是化学反应热力学计算中的基本工具。
总之，热容量和焓是热力学领域中重要的概念。
它们可以用来描述物质的热力学性质和响应能力。
在热力学过程的计算和控制中，它们都发挥着重要的作用。
虽然热容量和焓的计算方法复杂，但是对于热力学领域的研究和产业应用来说，是必不可少的工具。
利用物理实验研究热容量和热传递的规律
热传递实验
传导
热量通过物质内 部传播
辐射
热量通过辐射传 播
传热系数
不同材料的传热 效率
对流
热量通过流体传 播
热容量测量
比热容
物质单位质量的 热容量
实验装置
测量热容量的仪 器
数据处理
实验结果的分析 和计算
热平衡
热量的平衡状况
实验步骤
01 准备实验器材
确保实验仪器齐全
02 设置实验条件
温度控制和环境控制
热力学第一定律
热力学第一 定律的表达
式
ΔU = Q - W
热力学第一 定律的推导
从能量守恒的角 度出发，推导热
力学第一定律
热力学第一 定律的应用
热力学定律适用 于各种热力学过 程的分析和计算
热力学第二定律
01 热力学第二定律的表述
热量自发传递的方向是从高温物体到低温物 体
02 卡诺循环
卡诺循环是理想热机的工作原理，是最高效 率的循环
利用物理实验可以直 观展示热容量和热传 递的规律，通过对物 体温度变化、热传导 速率等参数的测量， 深入理解热力学规律。
● 02
第二章 热容量研究
热容量的概念
热容量是指物体吸收或释放单位温度变化时所吸 收或释放的热量。它是物体对热量变化的响应能 力，通常用单位温度变化时所吸收或释放的热量 来表示，单位为焦耳每开尔文。热容量与热量的 关系是热量和温度的乘积，研究热容量有助于理 解热传递和热力学方面的问题。
● 05
第5章 应用案例研究
工程中的热容量研究
工程领域广泛应用热容量研究，通过测量材料的 热容量可以精确控制材料的性能，提高工程质量。 热容量研究影响着工程设计和材料选择，为工程 项目的成功实施起到关键作用。工程中的热容量 实验方法多样，包括差热量法、定压定容热量法 等。
高考物理选修热学的知识点
高考物理选修热学的知识点热学是物理学的重要分支之一，它研究热现象及其与其他物理现象之间的相互关系。
在高考物理的选修部分，热学是不可或缺的一部分。
本文将介绍高考物理选修热学的一些重要知识点，帮助考生更好地理解和掌握这一部分内容。
1. 温度和热量温度是物体分子热运动强弱的度量，常用单位是摄氏度。
热量是物体热运动能的传递形式，单位是焦耳(J)。
它们之间的关系可以通过热容和热容量来描述。
热容是物体温度升高所需吸收的热量与温度升高的比值，单位是焦耳/摄氏度(J/℃)。
热容量是物体升高1摄氏度所吸收的热量，单位是焦耳(J)。
根据热容和热容量的定义，可以得到以下公式：热量Q=热容C × 温度变化ΔT热容量Q=质量m × 热容c × 温度变化ΔT2. 理想气体的温度和热量变化理想气体的状态变化可以分为等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程。
在等温过程中，气体的温度保持不变，热量的变化全部用于对外界做功。
在绝热过程中，气体与外界没有热量交换，热量变化全部用于对外界做功。
在等容过程中，气体的体积保持不变，热量全部用于对外界做功。
在等压过程中，气体的压强保持不变，热量的变化一部分用于对外界做功，另一部分用于增加气体的内能。
这些过程的温度和热量变化可以通过理想气体状态方程来计算。
3. 热传导、对流和辐射热传导是固体或液体中热量沿温度梯度方向流动的过程。
它是由分子的热运动引起的，热导率是描述热传导性能的物理量。
对流是液体或气体中的热量传递过程，既包括热传导，又包括流体的运动。
对流的强弱取决于流体的流动条件和传热面积等因素。
辐射是通过电磁波传播的热量传递方式，它可以在真空中传播，不需要媒质。
物体的辐射功率与温度的四次方成正比，根据斯特藩-玻尔兹曼定律，可以计算辐射功率。
4. 相变和热力学第一定律相变是物体在一定温度和压强下，由一种状态变为另一种状态的过程。
常见的相变有融化、凝固、汽化、凝结、升华和凝华等。
热寂说的终极批判
热寂说的终极批判关于热寂说的终极批判郭茂森物理学院光信息科学与技术6班摘要：作者总结了几种关于热寂说的批判，并指明了其批判的不合理性。
在成熟的宇宙学基础上一针见血的否定了热寂说。
Clausius 把热力学第二定律推广到整个宇宙本身是正确的，但是宇宙并没有熵极大值，因为他没有考虑到宇宙粒子退耦。
在此基础上，作者根据宇宙大爆炸理论敏锐的提出了具有开创性的观点——宇宙熵守恒。
关键词：热寂说熵宇宙Clausius 在1850年总结了热力学第一定律和第二定律。
其中热力学第一定律数学表示形式为ΔU=W+Q ，热力学第二定律数学表示形式为?=ba ab T Q d S -S 。
Clausius 把热力学两大定律外推到宇宙，提出“宇宙总能量守恒，宇宙的熵趋于极大最终永久出于死寂状态”观点。
在当时，前者被人们普遍接受，后者引起不少人质疑。
此后，宇宙是否“热寂”始终困扰着人们，各种批判“热寂”的理论应运而生。
但是，这些观点都没有触及到宇宙的根本，故说服力都不是很强。
现回顾一下前人的观点。
1.麦克斯韦妖Maxwell 假想了一种具有极高的智慧，可以追踪每个分子的行踪，并能辨别出它们各自的速度的妖（怪）称为麦克斯韦妖。
该“类人妖”有特殊的能量控制机制以与熵增加相拮抗，从而热力学第二定律不再成立。
现简单描述如下：绝热容器里面充满理想气体，并且达到热平衡。
中间有一隔板，分子无规则运动碰撞隔板，小妖在隔板上精确控制隔板上的“门”，使动能大的分子通过，而动能小的分子留在另一侧，这样，其中的一侧就会比另外一侧温度高，从而违背了热力学第二定律。
其实，此过程并没有违背热力学第二定律，此妖在选择分子时必然要消耗一定的能量，所以如果把妖与气体看成一系统，在演化过程中，系统的熵还是增大的。
2.玻尔兹曼涨落说Boltzmann 从微观角度对熵增加给予统计解释。
按照这种解释，热平衡态总伴随着涨落现象，后者是不遵从热力学第二定律的。
Boltzmann 认为，在宇宙的某些局部可以偶然的出现巨大的涨落，在那里熵没有增加，甚至在减少。
化学物质的热容量和热传导性
化学物质的热容量和热传导性一、热容量的概念热容量是指物体在温度变化时吸收或放出的热量与温度变化量之比。
它是一个物质的特性参数，用符号C表示，单位是焦耳每摄氏度（J/℃）或焦耳每开尔文（J/K）。
热容量反映了物质温度变化的难易程度，即物质温度每变化1℃（或1K）时，单位质量的物质吸收或放出的热量。
二、热容量的分类1.定压热容量（Cp）：在恒定压强条件下，物质温度变化时吸收或放出的热量与温度变化量之比。
2.定容热容量（Cv）：在恒定体积条件下，物质温度变化时吸收或放出的热量与温度变化量之比。
3.等压摩尔热容量（Cpm）：在恒定压强条件下，单位摩尔物质温度变化时吸收或放出的热量与温度变化量之比。
4.等容摩尔热容量（Cvm）：在恒定体积条件下，单位摩尔物质温度变化时吸收或放出的热量与温度变化量之比。
三、热传导性的概念热传导性是指物质在温度差作用下，热量传递的能力，用符号k表示，单位是瓦特每米每开尔文（W/mK）。
热传导性反映了物质内部热量传递的快慢，是物质的一种基本物理性质。
四、热传导性的因素1.物质的结构：原子、分子间的排列越紧密，热传导性越好。
2.物质的种类：不同种类的物质热传导性不同，一般金属的热传导性较好。
3.温度：温度越高，热传导性越好。
4.密度：密度越大，热传导性越好。
5.杂质：杂质可以影响热传导性，一般而言，杂质含量越高，热传导性越差。
五、热传导性的应用1.散热材料：高热传导性的材料可用于制作散热器、散热片等散热设备，以提高散热效率。
2.保温材料：低热传导性的材料可用于制作保温材料，如保温瓶、保温服等，以减少热量损失。
3.热交换器：利用不同物质热传导性的差异，设计制作热交换器，实现热量的高效传递。
4.电子设备：在电子设备中，热传导性好的材料可用于制作散热器、热沉等部件，以保证设备正常运行。
化学物质的热容量和热传导性是物质的重要物理性质，反映了物质在温度变化时吸收或放出热量的能力以及热量传递的快慢。
热力学热容概念
热力学热容概念热力学是一门研究能量及其转化的科学，其中热容是一个重要的概念。
本文将介绍热容的定义、计算方法以及与热力学系统相关的应用。
一、热容的定义热容是指物质在温度变化时吸收或释放的热量与温度变化之间的比例关系。
简而言之，热容反映了物质对热量变化的响应程度。
在热力学中，常用符号C表示热容。
热容可以分为两种类型：定容热容和定压热容。
定容热容指的是在恒定体积下，物质在温度变化时所吸收或释放的热量与温度变化的比例关系；而定压热容则是在恒定压力下，物质在温度变化时所吸收或释放的热量与温度变化的比例关系。
二、热容的计算方法对于理想气体，可以通过以下公式计算其定容热容和定压热容：定容热容CV = (nR) / (γ - 1)定压热容CP = (nR) / γ其中，CV表示定容热容，CP表示定压热容，n表示物质的物质量，R是气体常数，γ是气体的绝热指数。
需要注意的是，气体的绝热指数γ一般会随着温度的变化而变化，因此在计算实际气体的热容时需要考虑该温度依赖性。
对于液体和固体，热容的计算方法则会有所不同。
在实际计算中，可以采用实验方法或者通过理论模型来推导出热容的数值。
三、热容的应用热容在热力学系统中具有广泛的应用，以下是几个典型的例子：1.热容与热力学过程：热容的概念可以帮助我们理解热力学过程中的能量转化。
例如，对于定压过程，物质在恒定压力下发生温度变化，此时定压热容是一个重要的参数。
通过控制热容的数值，我们可以推断出物质在压力不变的情况下吸收或释放的热量。
2.热容与热力学循环：在热力学循环中，热容可以帮助我们计算系统在循环过程中对外界产生或吸收的热量。
通过计算循环过程中的热容变化，我们可以评估系统的热效率。
3.热容与材料研究：热容可以提供有关材料的热性质信息，对材料研究非常重要。
例如，通过测量材料的热容，我们可以了解材料的热膨胀性质，并且可以用于设计保温材料。
总结：热容是热力学中一个重要的概念，它可以用来描述物质对热量变化的响应程度。
高中物理热力学第二定律知识点
高中物理热力学第二定律知识点高中物理热力学第二定律知识点一、高中物理热力学第二定律建立的历史过程19 世纪初，巴本、纽可门等发明的蒸汽机经过许多人特别是瓦特的重大改进，已广泛应用于工厂、矿山、交通运输，但当时人们对蒸汽机的理论研究还是非常缺乏的。
热力学第二定律就是在研究如何提高热机效率问题的推动下，逐步被发现的，并用于解决与热现象有关的过程进行方向的问题。
1824 年，法国陆军工程师卡诺在他发表的论文“论火的动力”中提出了著名的“卡诺定理”，找到了提高热机效率的根本途径。
但卡诺在当时是采用“热质说”的错误观点来研究问题的。
从1840 年到1847 年间，在迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的努力下，热力学第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起来了。
“热动说”的正确观点也普遍为人们所接受。
1848 年，开尔文爵士（威廉· 汤姆生）根据卡诺定理，建立了热力学温标（绝对温标）。
它完全不依赖于任何特殊物质的物理特性，从理论上解决了各种经验温标不相一致的缺点。
这些为热力学第二定律的建立准备了条件。
1850 年，克劳修斯从“热动说”出发重新审查了卡诺的工作，考虑到热传导总是自发地将热量从高温物体传给低温物体这一事实，得出了热力学第二定律的初次表述。
后来历经多次简练和修改，逐渐演变为现行物理教科书中公认的“克劳修斯表述”。
与此同时，开尔文也独立地从卡诺的工作中得出了热力学第二定律的另一种表述，后来演变为更精炼的现行物理教科书中公认的“开尔文表述”。
上述对热力学第二定律的两种表述是等价的，由一种表述的正确性完全可以推导出另一种表述的正确性。
二、高中物理热力学第二定律的实质1. 可逆过程与不可逆过程一个热力学系统，从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态。
若存在另一过程，能使系统与外界完全复原（即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对外界的一切影响），则原来的过程称为“可逆过程”。
反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则称之为“不可逆过程”。