熱力學(xué)第一定律及其思考--論(已修改)
2025-01-18 15:15 本頁面
【正文】 熱力學(xué)第一定律及其思考 指導(dǎo)老師：李成波 姓名：杜學(xué)科 學(xué)號(hào)： 202205010060 院系：化學(xué)與環(huán)境工程 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 1 摘 要 ： 熱力學(xué)第一定律亦即能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，廣泛地應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。本文回顧了其建立的背景及經(jīng)過，它的準(zhǔn)確的文字表述和數(shù)學(xué)表達(dá)式，及它在理想氣體、熱機(jī)的應(yīng)用。 關(guān)鍵字 ： 熱力學(xué)第一定律；內(nèi)能定理；焦耳定律；熱機(jī)；熱機(jī)效率 引言 在 19 世紀(jì)早期，不少人沉迷于一種神秘機(jī)械 —— 第一類永動(dòng)機(jī)的制造，因?yàn)檫@種設(shè)想中的機(jī)械只需要一個(gè)初始的力 量就可使其運(yùn)轉(zhuǎn)起來，之后不再需要任何動(dòng)力和燃料，卻能自動(dòng)不斷地做功。在熱力學(xué)第一定律提出之前，人們一直圍繞著制造永動(dòng)機(jī)的可能性問題展開激烈的討論。直至熱力學(xué)第一定律發(fā)現(xiàn)后，第一類永動(dòng)機(jī)的神話才不攻自破。本文就這一偉大的應(yīng)用于生產(chǎn)生活多方面的定律的建立過程、具體表述、及生活中的應(yīng)用 —— 熱機(jī)，進(jìn)行簡(jiǎn)單展開。 1．熱力學(xué)第一定律的產(chǎn)生 歷史淵源與科學(xué)背景 人類使用熱能為自己服務(wù)有著悠久的歷史 ,火的發(fā)明和利用是人類支配自然力的偉大開端 ,是人類文明進(jìn)步的里程碑。中國古代就對(duì)火熱的本性進(jìn)行了探討 ,殷商時(shí)期形成的“ 五行說” —— 金、木、水、火、土 ,就把火熱看成是構(gòu)成宇宙萬物的五種元素之一。 北宋時(shí)劉晝更明確指出“金性苞水 ,木性藏火 ,故煉金則水出 ,鉆木而生火。”古希臘米利都學(xué)派的那拉克西曼德（ Anaximander,約公元前 611— 547) 把火看成是與土、水、氣并列的一種原素 ,它們都是由某種原始物質(zhì)形成的世界四大主要元素。恩培多克勒（ Empedocles,約公元前 500— 430）更明確提出四元素學(xué)說 ,認(rèn)為萬物都是水、火、土、氣四元素在不同數(shù)量上不同比例的配合 ,與我國的五行說十分相似。但是人類對(duì)熱的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)卻是很晚的事 情。 18 世紀(jì)中期 ,蘇格蘭科學(xué)家布萊克等人提出了熱質(zhì)說。這種理論認(rèn)為 ,熱是由一種特殊的沒有重量的流體物質(zhì) ,即熱質(zhì)（熱素）所組成 ,并用以較圓滿地解釋了諸如由熱傳導(dǎo)從而導(dǎo)致熱平衡、相變潛熱和量熱學(xué)等熱現(xiàn)象 ,因而這種學(xué)說為當(dāng)時(shí)一些著名科學(xué)家所接受 ,成為十八世紀(jì)熱力學(xué)占統(tǒng)治地位的理論。 2 十九世紀(jì)以來熱之唯動(dòng)說漸漸地為更多的人們所注意。特別是英國化學(xué)家和物理學(xué)家克魯克斯（ ， 1832— 1919） ,所做的風(fēng)車葉輪旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) ,證明了熱的本質(zhì)就是分子無規(guī)則動(dòng)的結(jié)論。熱動(dòng)說較好地解釋了熱質(zhì)說無法解釋的現(xiàn)象 ,如摩擦 生熱等。使人們對(duì)熱的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)大大地進(jìn)了一步。戴維以冰塊摩擦生熱融化為例而寫成的名為《論熱、光及光的復(fù)合》的論文 ,為熱功相當(dāng)提供了有相當(dāng)說服力的實(shí)例 ,激勵(lì)著更多的人去探討這一問題 。 熱力學(xué)第一
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