热力学发展史
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热科学早期发展的概况
人们对热的本质及热现象的认识, 人们对热的本质及热现象的认识,经 历了一个漫长的、曲折的探索过程。 历了一个漫长的、曲折的探索过程。 在古代,人们就知道热与冷的差别, 在古代,人们就知道热与冷的差别, 能够利用摩擦生热、燃烧、传热、 能够利用摩擦生热、燃烧、传热、爆炸 等热现象,来达到一定的目的。 等热现象,来达到一定的目的。
永动机是空想
热力学第一定律
能量守恒定律在热学形式的 表现。
热力学第二定律
力学能可全部转 换成热能, 换成热能, 但是 热能却不能以有 限次的实验操作 全部转换成功 (热 机不可得) 机不可得)。
随着蒸汽机的广泛应用, 随着蒸汽机的广泛应用, 促使人们对水蒸气热力 性质的研究及对改善蒸汽机性能的研究, 性质的研究及对改善蒸汽机性能的研究,从而推动 了热科学的发展。 了热科学的发展
1848 年,开尔文根据卡诺原理,建立了与 开尔文根据卡诺原理, 工质性质无关的热力学温标, 工质性质无关的热力学温标,并提出采用一 个定义点的建议。开尔文温标的建立,使“测 个定义点的建议。开尔文温标的建立, 温学”与热力学基本定律之间建立了联系, 温学”与热力学基本定律之间建立了联系,是 “测温学”的一个重要进展。 测温学”的一个重要进展。
热科学的历史可以追溯到17 世纪。 热科学的历史可以追溯到 世纪。在1592— 1600 年间,伽利略制作了人类第一个空气温度计, 年间,伽利略制作了人类第一个空气温度计,开始了对 物体的冷热程度(温度)进行定量测定的研究, 物体的冷热程度(温度)进行定量测定的研究,可作为 测温学”的开端。 “测温学”的开端。
第一个阶段:17世纪末到19世纪中叶 第一个阶段:17世纪末到19世纪中叶 世纪末到19 此时期累积了大量的实验与观 察的结 果,并制造出蒸气机。 并制造出蒸气机。 这一阶段的热力学还留在描述 热力学 的现象上,并未引进任何的数学算式。 的现象上,并未引进任何的数学算式。
第二个阶段:19世纪中到19世纪70年 第二个阶段:19世纪中到19世纪70年 世纪中到19世纪70 代末
在整个17 世纪中,并没有制作 在整个17 世纪中, 出复现性好的、 出复现性好的、 可供正确测量的温度计及温标。 可供正确测量的温度计及温标。 世纪中, 测温学” 在18 世纪中,“测温学”有较 大的突破。其中 大的突破。 最有价值的是, 最有价值的是,1714 年法伦海脱 所建立的华氏温标, 所建立的华氏温标, 以及1742 以及1742 年摄尔修斯所建立的摄 氏温标(即百分温标) 。 氏温标(即百分温标)
1760— 年间的工业革命, 1760— 1830 年间的工业革命,有力地推动了生产 力的发展及社会的进步, 力的发展及社会的进步, 科技方面的成就也是空前辉 煌的。力学、热学、电磁学、 煌的。力学、热学、电磁学、光学及数学都有丰硕的 成果。特别是蒸汽机的发明和应用, 成果。特别是蒸汽机的发明和应用,直接促进了热机 理论的研究。 理论的研究。
1620 年培根首先注意到,两个物体之 年培根首先注意到, 间的摩擦所产生的热效应, 间的摩擦所产生的热效应,与物体的冷热程 度(温度)是有区别的。他认为“热是运 温度)是有区别的。他认为“ 动”。 这可看作是,人们对“热量” 这可看作是,人们对“热量”的本质进行科 学 研究的开端。 研究的开端。
热力学发展史,基本上就是热力学与统计力学的发展史, 热力学发展史,基本上就是热力学与统计力学的发展史, 约可分成四个阶段: 约可分成四个阶段: 世纪末到19世纪中叶 一:17世纪末到 世纪中叶 世纪末到 世纪中到19世纪 二:19世纪中到 世纪 年代末 世纪中到 世纪70年代末 三:19世纪 年末到 世纪初 世纪70年末到 世纪 年末到20世纪初 世纪30年代到今 四:20世纪 年代到今 世纪
热力学四定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
热力学第பைடு நூலகம்定律
热力学第零定律——如果两 热力学第零定律——如果两 个热力学系统中的每一个都与第 三个热力学系统处于热平衡( 三个热力学系统处于热平衡(温度 相同) 相同),则它们彼此也必定处于热 平衡。 平衡。
在19世纪早期,不 19世纪早期, 世纪早期 少人沉迷于一种神秘机 械——第一类永动机的 第一类永动机的 制造, 制造,因为这种设想中 的机械只需要一个初始 的力量使其运转,之后 的力量使其运转, 不再需要任何动力和燃 料,却能自动不断地做 功。直至热力学第一定 律发现后, 律发现后,第一类永动 机的神话才不攻自破。 机的神话才不攻自破。
此阶段热力学的第一定律和第 二定律已 完全理论化。 完全理论化。
第三个阶段:19世纪70年末到20 第三个阶段:19世纪70年末到20 世纪70年末到 世纪初 这个时间内, 这个时间内,热力学诞 生 。波兹曼提出 系综理论建立统计力学的基础。 系综理论建立统计力学的基础。
第四个阶段:20世纪30年代到今 第四个阶段:20世纪30年代到今 世纪30 主要是量子力学的引进而建立了 量力统计力学, 量力统计力学, 同时非平衡态理论更进一步的发展, 同时非平衡态理论更进一步的发展,形 成了近代理论 与实验物理学中最重要的一环。 与实验物理学中最重要的一环。
人们对热的本质及热现象的认识, 人们对热的本质及热现象的认识,经 历了一个漫长的、曲折的探索过程。 历了一个漫长的、曲折的探索过程。 在古代,人们就知道热与冷的差别, 在古代,人们就知道热与冷的差别, 能够利用摩擦生热、燃烧、传热、 能够利用摩擦生热、燃烧、传热、爆炸 等热现象,来达到一定的目的。 等热现象,来达到一定的目的。
永动机是空想
热力学第一定律
能量守恒定律在热学形式的 表现。
热力学第二定律
力学能可全部转 换成热能, 换成热能, 但是 热能却不能以有 限次的实验操作 全部转换成功 (热 机不可得) 机不可得)。
随着蒸汽机的广泛应用, 随着蒸汽机的广泛应用, 促使人们对水蒸气热力 性质的研究及对改善蒸汽机性能的研究, 性质的研究及对改善蒸汽机性能的研究,从而推动 了热科学的发展。 了热科学的发展
1848 年,开尔文根据卡诺原理,建立了与 开尔文根据卡诺原理, 工质性质无关的热力学温标, 工质性质无关的热力学温标,并提出采用一 个定义点的建议。开尔文温标的建立,使“测 个定义点的建议。开尔文温标的建立, 温学”与热力学基本定律之间建立了联系, 温学”与热力学基本定律之间建立了联系,是 “测温学”的一个重要进展。 测温学”的一个重要进展。
热科学的历史可以追溯到17 世纪。 热科学的历史可以追溯到 世纪。在1592— 1600 年间,伽利略制作了人类第一个空气温度计, 年间,伽利略制作了人类第一个空气温度计,开始了对 物体的冷热程度(温度)进行定量测定的研究, 物体的冷热程度(温度)进行定量测定的研究,可作为 测温学”的开端。 “测温学”的开端。
第一个阶段:17世纪末到19世纪中叶 第一个阶段:17世纪末到19世纪中叶 世纪末到19 此时期累积了大量的实验与观 察的结 果,并制造出蒸气机。 并制造出蒸气机。 这一阶段的热力学还留在描述 热力学 的现象上,并未引进任何的数学算式。 的现象上,并未引进任何的数学算式。
第二个阶段:19世纪中到19世纪70年 第二个阶段:19世纪中到19世纪70年 世纪中到19世纪70 代末
在整个17 世纪中,并没有制作 在整个17 世纪中, 出复现性好的、 出复现性好的、 可供正确测量的温度计及温标。 可供正确测量的温度计及温标。 世纪中, 测温学” 在18 世纪中,“测温学”有较 大的突破。其中 大的突破。 最有价值的是, 最有价值的是,1714 年法伦海脱 所建立的华氏温标, 所建立的华氏温标, 以及1742 以及1742 年摄尔修斯所建立的摄 氏温标(即百分温标) 。 氏温标(即百分温标)
1760— 年间的工业革命, 1760— 1830 年间的工业革命,有力地推动了生产 力的发展及社会的进步, 力的发展及社会的进步, 科技方面的成就也是空前辉 煌的。力学、热学、电磁学、 煌的。力学、热学、电磁学、光学及数学都有丰硕的 成果。特别是蒸汽机的发明和应用, 成果。特别是蒸汽机的发明和应用,直接促进了热机 理论的研究。 理论的研究。
1620 年培根首先注意到,两个物体之 年培根首先注意到, 间的摩擦所产生的热效应, 间的摩擦所产生的热效应,与物体的冷热程 度(温度)是有区别的。他认为“热是运 温度)是有区别的。他认为“ 动”。 这可看作是,人们对“热量” 这可看作是,人们对“热量”的本质进行科 学 研究的开端。 研究的开端。
热力学发展史,基本上就是热力学与统计力学的发展史, 热力学发展史,基本上就是热力学与统计力学的发展史, 约可分成四个阶段: 约可分成四个阶段: 世纪末到19世纪中叶 一:17世纪末到 世纪中叶 世纪末到 世纪中到19世纪 二:19世纪中到 世纪 年代末 世纪中到 世纪70年代末 三:19世纪 年末到 世纪初 世纪70年末到 世纪 年末到20世纪初 世纪30年代到今 四:20世纪 年代到今 世纪
热力学四定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
热力学第பைடு நூலகம்定律
热力学第零定律——如果两 热力学第零定律——如果两 个热力学系统中的每一个都与第 三个热力学系统处于热平衡( 三个热力学系统处于热平衡(温度 相同) 相同),则它们彼此也必定处于热 平衡。 平衡。
在19世纪早期,不 19世纪早期, 世纪早期 少人沉迷于一种神秘机 械——第一类永动机的 第一类永动机的 制造, 制造,因为这种设想中 的机械只需要一个初始 的力量使其运转,之后 的力量使其运转, 不再需要任何动力和燃 料,却能自动不断地做 功。直至热力学第一定 律发现后, 律发现后,第一类永动 机的神话才不攻自破。 机的神话才不攻自破。
此阶段热力学的第一定律和第 二定律已 完全理论化。 完全理论化。
第三个阶段:19世纪70年末到20 第三个阶段:19世纪70年末到20 世纪70年末到 世纪初 这个时间内, 这个时间内,热力学诞 生 。波兹曼提出 系综理论建立统计力学的基础。 系综理论建立统计力学的基础。
第四个阶段:20世纪30年代到今 第四个阶段:20世纪30年代到今 世纪30 主要是量子力学的引进而建立了 量力统计力学, 量力统计力学, 同时非平衡态理论更进一步的发展, 同时非平衡态理论更进一步的发展,形 成了近代理论 与实验物理学中最重要的一环。 与实验物理学中最重要的一环。