工程热力学史的感想

热力学发展史

15041054 陈思远热力学发展史，其实就是热力学与统计力学的发展史，从热量概念的演变到热力学三个定律的形成，凝聚了众多科学家的心血，从一次次的推论，试验然后得出结论，这是一段艰辛的历史，也是人类认识自然，改造自然的历史。热力学是专门探讨能量内涵、能量转换以及能量与物质间交互作用的科学，早期物理中，把研究热现象的部分称为热物理，后来称为热学，近代则称之为热力学。顾名思义，热力学和“热”有关，和“力”也有关，热是一种传送中的能量。物体的原子或分子通过随机运动，把能量由较热的物体传往较冷的物体。

人类很早就对热有所认识，并加以应用，但是将热力学当成一门科学且定量地研究，则是由十七世纪末开始，也就是在温度计制造技术成熟，并知道如何精密地测量温度以后，才真正开启了热力学的研究.十七世纪时伽利略曾利用气体膨胀的性质制造气体温度计，波义耳在 1662 年发现在定温下，定量气体的压力与体积成反比；十八世纪，经由准确的实验建立了摄氏及华氏温标，其标准目前我们仍在使用；1781 年查理发现了在定压下气体体积会随着温度改变的现象，但对于热本质的了解则要等到十九世纪以后。焦耳自 1843 年起经过一连串的实验，证实了热是能量的另一种形式，并定出了热能与功两种单位换算的比值，此一能量守恒定律被称为热力学第一定律，自此人类对于热的本质才算了解。1850 年凯尔文及克劳修斯说明热机输出的功一定少于输入的热能，称为热力学第二定律。这两条定律再加上能士特在 1906 年所提出的热力学第三定律：即在有限次数的操纵下无法达到绝对零度，构成了热力学的基本架构。综观而言，所谓热力学发展史，其实就是热力学与统计力学的发展史，基本上约可划分成四个阶段。

第一阶段开始于十七世纪末到十九世纪中叶，这个时期累积了大量的实验和观察，并制造出蒸汽机，关于“热”的本质展开了研究和争论，为热力学理论的建立做了准备。在十九世纪前半叶首先出现的卡诺理论、热机理论（第二定律的前身）和热功相当互换的原理（第一定律的基础）已经包含了热力学的基本思想，这一阶段的热力学还留在热力学的现象描述，并未引进任何数学算式。

第二阶段是十九世纪中到十九世纪末。这个时期发展了热力学和分子运动论，这些理论的诞生与热功相当原理有关。热功相当原理奠定了热力学第一定律的基础，而第一定律和卡诺理论结合，又导致热力学第二定律的形成；热功相当原理跟微粒说结合则导致了分子运动论的建立，另一方面，以牛顿力学为基础的气体动力论也开始发展，而在这段时期内人们并不了解热力学与气体动力论之间的关连，热力学和分子运动论彼此还是隔绝的。

第三阶段是十九世纪七十年代末到二十世纪初，这个时期内，波兹曼结合热力学与分子动力学的理论，从而导致统计热力学的诞生，同时他也提出非平衡态的理论基础，至二十世纪初吉布斯提出系统理论建立了统计力学。这一时期的汤姆逊为热力学也做出了重大贡献。他研究卡诺循环也提出第二定律，同时更由此订定绝对温标，又称凯氏温标 K。他利用卡诺循环建立绝对温标，他重新设定水的冰点为 273.7 度；沸点为 373.7 度，为了纪念他的贡献，绝对温度的单位以凯尔文来命名。他在 1851 年发表题为《热动力理论》的论文，写出热力学第二定律的凯尔文表述：我们不可能从单一热源取热，使它完全变为有用的功而不产生其它影响。第三定律的发现普朗克在能士特提出的“在 0 K 时任何化学

变化其纯物质凝聚态反应的总熵与纯物质凝聚态产物的总熵相等”的基础上，于1921 年提出热力学第三定律，既完美晶体在绝对零度时，其熵为零。

第四阶段是从二十世纪三十年底到今天。这个时期由于量子力学的引进，建立了量子统计力学，同时非平衡态理论也有更近一步的发展，从而形成了近代理论与试验物理学中最重要的一环。

热力学是热学理论的一个方面，热力学主要从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用，因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。热力学的发展史像我们展示了人类认识自然的过程，它是充满艰辛的，从十七世纪至今，人们一直在探索、改进，这种认识自然并改造自然的精神，正是我们应该了解并传承的。工程热力学,热力学是研究热现象中，物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时，系统与外界相互作用的学科。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，是机械工程的重要基础学科之一。工程热力学是关于热现象的理论，它以热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律作为推理的基础，通过物质的压力、温度、比容等参数和受热、冷却、膨胀、收缩等行为，对现象和热力过程进行研究。通过一学期的学习，我对工程热力学中的一些基本概念，定律等又有了更深一层次的理解，同时了解湿空气、燃气、制冷剂、溶液等的热力性质。我作为一名能源与动力工程学院的学生，要牢固掌握工程热力学的专业知识，努力提高自己的专业知识。