【正文】 倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)證明機(jī)械能向熱能的轉(zhuǎn)化； 蒸汽機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)—熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。他認(rèn)為，食物中含有的化學(xué)能，可轉(zhuǎn)化為熱能，在熱帶情況下，機(jī)體中燃燒過(guò)程減慢，因而留下了較多的氧，使血呈鮮紅色。接著又具體的研究了能量守恒原理在各種物理、化學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。1844年又做了把水壓入毛細(xì)管的實(shí)驗(yàn)和壓縮空氣實(shí)驗(yàn)。德國(guó)德克勞修斯、英國(guó)的威廉?湯姆遜（即開(kāi)爾文）和奧地利的玻爾茲曼等科學(xué)家為此做了重要貢獻(xiàn)。根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，對(duì)于熱機(jī)應(yīng)有Q1=Q2+A，所以熱機(jī)的效率為 η=A/Q1=(Q1Q2)/Q1=1Q2/Q1從此式可看出，Q2越小，熱機(jī)效率η越高。自然系統(tǒng)中發(fā)生的一切自然過(guò)程總是沿著熵增加的方向進(jìn)行。對(duì)于開(kāi)放系統(tǒng)，其總熵變?yōu)椋? dS=deS+diS 麥克斯維小精靈167。三 制冷技術(shù)當(dāng)時(shí)采用的制冷技術(shù)主要有以下三種：(1)使氣體對(duì)外做功，氣體溫度下降；(2)已被液化的氣體在迅速蒸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生冷卻作用；(3)焦耳湯姆遜效應(yīng)：這是焦耳和湯姆遜在1852年發(fā)現(xiàn)的。1950年，；1956年英國(guó)人西蒙和克爾梯用核去磁冷卻法獲得106K。二 丹尼爾?伯努利的氣體運(yùn)動(dòng)論1738年，丹尼爾?伯努利（Daniel Bernoulli,17001782,瑞士物理學(xué)家)在他出版的《流體動(dòng)力學(xué)》中繼承了胡克的思想。他指出，單個(gè)分子的碰撞是由大量不同條件、錯(cuò)綜復(fù)雜的因素的組合決定的，要精確確定每個(gè)分子的詳盡過(guò)程是不可能的，也是無(wú)意義的；因?yàn)橛绊懴到y(tǒng)的宏觀性質(zhì)的只是大量分子運(yùn)動(dòng)的平均效果。167。H定理從微觀分子運(yùn)動(dòng)角度表現(xiàn)了自然過(guò)程的不可逆性。其特點(diǎn)是可以有不止一個(gè)的粒子據(jù)有同一個(gè)量子態(tài)。7 物態(tài)除了氣、液、固三態(tài)外，從物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)考慮還有： ①液晶態(tài)（也叫介晶態(tài)）：處于液態(tài)和固態(tài)之間； ②等離子態(tài)：如氣體被加熱和輻射等，而電離成為帶正電的離子和帶負(fù)電的電子的集合體，但正負(fù)電荷數(shù)相等。相空間（相宇）和系綜： 為了尋找各種不同體系（氣、液、固）都適用的一般規(guī)律的統(tǒng)計(jì)理論，玻爾茲曼在1871年發(fā)表的論文《多原子氣體分子行為的定律同雅可比的尾乘子原理之間的關(guān)系》中，提出了相宇和系綜的概念。四 量子統(tǒng)計(jì)的建立1900年，普朗克提出了“能量子”概念，修改了能量連續(xù)的概念；19251926年又建立起研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)的量子力學(xué)理論，發(fā)展起了量子統(tǒng)計(jì)法。并由此得出氣體分子在重力場(chǎng)中按高度分布的規(guī)律：dN’=n0emgz/kTdxdydz，從而很好的解釋了大氣的密度和壓強(qiáng)隨高度的變化。通過(guò)計(jì)算得分子的平均自由程為 。他假設(shè)氣體分子都以相同的速度v在長(zhǎng)方形容器中分別沿x、y、z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。波義耳：由氣體的壓縮、液體的蒸發(fā)、固體的升華以及鹽塊的溶解等現(xiàn)象斷言，物質(zhì)是由無(wú)數(shù)微粒構(gòu)成的。1913年昂內(nèi)斯開(kāi)默林稱其為“超導(dǎo)電性”，并于當(dāng)年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在1877年12月24日法國(guó)科學(xué)院的一個(gè)會(huì)議上，凱勒泰特(,18321905)和皮克泰特(,18461904)宣布他們各自獨(dú)立地液化了氧?！薄卦黾雍瓦M(jìn)化論的矛盾： 熱力學(xué)第二定律指出，自發(fā)過(guò)程總是朝熵增加的方向進(jìn)行，即朝無(wú)序方向進(jìn)行，而達(dá)爾文的進(jìn)化論指出，生物進(jìn)化的方向是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低級(jí)到高級(jí)朝有序方向發(fā)展，※解釋：①不能把在有限的時(shí)空范圍內(nèi)得到的原理推廣到整個(gè)宇宙；②關(guān)于負(fù)熵：1944年，薛定諤發(fā)表專著《生命是什么》，指出“一個(gè)生命有機(jī)體在不斷地增加它的熵，…并趨于接近最大熵值的危險(xiǎn)狀態(tài)死亡，要擺脫死亡，就是說(shuō)活著，唯一的辦法就是從環(huán)境中不斷吸取負(fù)熵，…這就是生命的熱力學(xué)基礎(chǔ)?！边@就是熵增加原理。但由于他的熱質(zhì)觀點(diǎn)和過(guò)早病逝，使他未能完全探索到問(wèn)題的底蘊(yùn)。3 熱力學(xué)第二定律的建立 熱力學(xué)第一定律確定了一個(gè)封閉系統(tǒng)的能量是一定的，確定了各種形式能量之間轉(zhuǎn)化的當(dāng)量關(guān)系。 1843年進(jìn)行了感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電解時(shí)熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)了兩篇關(guān)鍵性論文《論磁電的熱效應(yīng)和熱的機(jī)械值》和《論水電解時(shí)產(chǎn)生的熱》，明確指出：“自然界的能是不能消滅的，哪里消耗了機(jī)械能，總能得到相應(yīng)的熱，熱只是能的一種形式。直到1862年才恢復(fù)科學(xué)活動(dòng)。 總之，到了19世紀(jì)40年代前后，歐洲科學(xué)界已經(jīng)普遍蘊(yùn)含著一種思想氣氛，以一種聯(lián)系的觀點(diǎn)去觀察自然現(xiàn)象。倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)給熱質(zhì)說(shuō)以致命打擊，為熱的唯動(dòng)說(shuō)提出了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)?！彼堰@種不表現(xiàn)為溫度升高的熱叫做“潛熱”。（二）測(cè)溫物質(zhì)的選擇和標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的確定德國(guó)的格里凱（Guericke)曾提出以馬德堡地區(qū)的初冬和盛夏的溫度為定點(diǎn)溫度；佛羅倫薩的院士們選擇了雪或冰的溫度為一個(gè)定點(diǎn)，牛或鹿的體溫為另一個(gè)定點(diǎn)；1665年，惠更斯建議把水的凝固溫度和沸騰溫度作為兩個(gè)固定點(diǎn)；1703年，牛頓把雪的熔點(diǎn)定為自己制作的亞麻子油溫度計(jì)的零度，把人體溫度作為12度等等。8年后接受了同事施特默爾（）的建議，把兩個(gè)定點(diǎn)值對(duì)調(diào)過(guò)來(lái)?！翱ā钡慕ⅲ悍▏?guó)的拉瓦錫（Lavoisier)和拉普拉斯（Laplace)發(fā)展了布萊克的工作，把一磅水升高或降低10C時(shí)所吸收或放出的熱作為熱的單位，稱作“卡”。2．熱和電德國(guó)物理學(xué)家塞貝克（Thomas Johann Seebeck)于1821年實(shí)現(xiàn)了熱向電的轉(zhuǎn)化溫差電：他將銅導(dǎo)線和鉍導(dǎo)線連成一閉合回路，用手握住一個(gè)結(jié)點(diǎn)使兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生溫差，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線上出現(xiàn)電流，冷卻一個(gè)結(jié)點(diǎn)亦可出現(xiàn)電流。邁爾的結(jié)論是：“力（能量）是不滅的，但是可以轉(zhuǎn)化，是不可稱量的客體”。把能量概念從機(jī)械運(yùn)動(dòng)推廣到普遍的能量守恒。1849年發(fā)表《論熱功當(dāng)量》。1917年，德國(guó)能斯特進(jìn)一步提出“絕對(duì)零度是不可能達(dá)到的”熱力學(xué)第三定律。當(dāng)Q2=0時(shí)η=1，但大量事實(shí)說(shuō)明熱機(jī)不可能只從單一熱源吸取熱量完全變?yōu)楣?，而不可避免地將一部分熱量傳給低溫?zé)嵩?。（entropy）舉例①用20元人民幣在市場(chǎng)公平輕易購(gòu)得一袋大米，而這袋大米卻不能在市場(chǎng)上輕易地?fù)Q成20元。4 低溫物理學(xué)一 氣體的液化 十八世紀(jì)至十九世紀(jì)初，已經(jīng)通過(guò)降溫和壓縮的方法，實(shí)現(xiàn)了氨、氯氣和亞硫酸等氣體的液化。充分預(yù)冷的高壓氣體，通過(guò)多孔塞后在低壓空間絕熱膨脹后，溫度發(fā)生變化。1979年芬蘭人恩荷姆用級(jí)聯(lián)核冷卻法達(dá)到108。他從考慮由無(wú)數(shù)粒子組成的氣體對(duì)汽缸活塞的作用出發(fā)，完成了對(duì)波義耳定律的定量解釋：當(dāng)粒子直徑d小于小于粒子中心之間的距離D時(shí)，PS/P=V/VS(即壓強(qiáng)與體積成反比)，并指出“適用于比正常密度低的空氣”。①分子本身的體積與氣體所占的整個(gè)空間相比是無(wú)限小的；②分子每次碰撞經(jīng)歷的時(shí)間比起兩次碰撞之間的時(shí)間間隔是無(wú)限小的；③分子力的作用是無(wú)限小的。6 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的建立 1860年，麥克斯韋發(fā)表了《氣體動(dòng)力論的說(shuō)明》，第一次用概率的思想，建立了麥克斯韋分子速度分布律。④“可逆性佯謬”的解釋佯謬：?jiǎn)蝹€(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是服從牛頓力學(xué)原理的，因而是完全可逆的；但由大量分子組成的宏觀系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程，卻表現(xiàn)出不可逆性，二者相互矛盾。19241925年，奧地利的泡利提出不相容原理。 ③超導(dǎo)態(tài)：某些金屬或化合物，當(dāng)溫度降到一定程度時(shí)，其直流電阻趨于零，這種狀態(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)。從而把統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)結(jié)合起來(lái)，成為統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。吉布斯卻從整體進(jìn)行考察，把一個(gè)系統(tǒng)作為系綜