热力学时代的精髓

如题所述

热力学时代的精髓介绍如下:

热力学时代的精髓是热力学第一定律和热力学第二定律。

热力学第一定律,也称为能量守恒定律,表明能量在物质系统中的转化和传递过程中总是守恒的。简单来说,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。这个定律告诉我们,在热力学系统中,能量的转化和传递是遵循一定规律的,我们可以通过研究这些规律来理解和控制能量的行为。

热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一,它描述了热力学过程的方向性和不可逆性。热力学第二定律有多种表述方式,其中最著名的是卡诺定理和熵增定律。卡诺定理指出,在热力学系统中,热量从高温物体传递到低温物体是自发的,而反过来则需要外界做功。这个定理告诉我们,热力学过程具有方向性,热量总是自然地从高温区域流向低温区域。

资料扩展:

热力学第二定律(second law of thermodynamics),热力学基本定律之一,克劳修斯表述为:热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。

开尔文表述为:不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。熵增原理:不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。

1824年,法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。德国人克劳修斯(Rudolph Clausius)和英国人开尔文(Lord Kelvin)在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理,意识到卡诺定理必须依据一个新的定理,即热力学第二定律。

他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。这两种表述在理念上是等价的。英国物理学家开尔文(原名汤姆逊)在研究卡诺和焦耳的工作时,发现了某种不和谐:按照能量守恒定律,热和功应该是等价的,

可是按照卡诺的理论,热和功并不是完全相同的,因为功可以完全变成热而不需要任何条件,而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。他在1849年的一篇论文中说:“热的理论需要进行认真改革,必须寻找新的实验事实。”

同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题,他敏锐地看到不和谐存在于卡诺理论的内部。他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的,而热的量(即热质)不发生变化则是不对的。

克劳修斯在1850年发表的论文中提出,在热的理论中,除了能量守恒定律以外,还必须补充另外一条基本定律:“没有某种动力的消耗或其他变化,不可能使热从低温转移到高温。”这条定律后来被称作热力学第二定律。

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