熱力學(xué)發(fā)展史-在線瀏覽
2025-01-17 03:31本頁(yè)面
【正文】 由最終影響熱素傳遞的物體之間的溫度來(lái)確定”，指明了循環(huán)工作熱機(jī)的效率有一極限值，而按可逆卡諾循環(huán)工作的熱機(jī)所產(chǎn)生的效率最高。1832年8月24日卡諾因染霍亂癥在巴黎逝世，年僅36歲?？ㄖZ生前所寫的大量手稿被燒毀，幸得他的弟弟將他的小部分手稿保留了下來(lái)，其中有一篇是僅有21頁(yè)紙的論文《關(guān)于適合于表示水蒸汽的動(dòng)力的公式的研究》，其余內(nèi)容是卡諾在18241826年間寫下的23篇論文。熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律有著極其密切的關(guān)系。他從船員靜脈血的顏色的不同，發(fā)現(xiàn)體力和體熱來(lái)源于食物中所含的化學(xué)能，提出如果動(dòng)物體能的輸入同支出是平衡的，所有這些形式的能在量上就必定守恒。他將自己的發(fā)現(xiàn)寫成《論力的量和質(zhì)的測(cè)定》一文，但他的觀點(diǎn)缺少精確的實(shí)驗(yàn)論證，論文沒(méi)能發(fā)表（直到1881年他逝世后才發(fā)表）。1842年他發(fā)表了《論無(wú)機(jī)性質(zhì)的力》的論文，表述了物理、化學(xué)過(guò)程中各種力（能）的轉(zhuǎn)化和守恒的思想。但1842年發(fā)表的這篇科學(xué)杰作當(dāng)時(shí)未受到重視。1843年8月21日焦耳在英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)數(shù)理組會(huì)議上宣讀了《論磁電的熱效應(yīng)及熱的機(jī)械值》論文，強(qiáng)調(diào)了自然界的能是等量轉(zhuǎn)換、不會(huì)消滅的，哪里消耗了機(jī)械能或電磁能，總在某些地 方能得到相當(dāng)?shù)臒?。他先后用不同的方法做?00多次實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：熱功當(dāng)量是一個(gè)普適常量，與做功方式無(wú)關(guān)。后來(lái)公認(rèn)值是427千克重這說(shuō)明了焦耳不愧為真正的實(shí)驗(yàn)大師。1847年，亥姆霍茲（左圖）發(fā)表《論力的守恒》，第一次系統(tǒng)地闡述了能量守恒原理，從理論上把力學(xué)中的能量守恒原理推廣到熱、光、電、磁、化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程，揭示其運(yùn)動(dòng)形式之間的統(tǒng)一性，它們不僅可以相互轉(zhuǎn)化，而且在量上還有一種確定的關(guān)系。將能量守恒定律應(yīng)用到熱力學(xué)上，就是熱力學(xué)第一定律。熱力學(xué)第二定律是在能量守恒定律建立之后，在探討熱力學(xué)的宏觀過(guò)程中而得出的一個(gè)重要的結(jié)論。他比卡諾低幾個(gè)年級(jí)。然而，他找遍了各圖書館和書店，都無(wú)法找到卡諾的1824年論著。1849年，開(kāi)爾文終于弄到一本他盼望已久的卡諾著作。 1850年克勞修斯從熱量傳遞的方向性角度提出了熱力學(xué)第二定律的表述：熱量不可能自發(fā)地、不花任何代價(jià)地從低溫物體傳向高溫物體，他還首先提出了熵的概念。但他興趣廣泛，才智過(guò)人，不但是建立各種模型來(lái)類比不同物理現(xiàn)象的能手，更是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來(lái)分析物理問(wèn)題的大師。1859年他用統(tǒng)計(jì)方法導(dǎo)出了處于熱平衡態(tài)中的氣體分子的“麥克斯韋速率分布律”。1877年，奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼（Ludwig Eduard Boltzmann，1844～1906）（右圖）發(fā)現(xiàn)了宏觀的熵與體系的熱力學(xué)幾率的關(guān)系?！≈饕饔校骸缎聼岫傻睦碚撆c實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》等。德國(guó)物理學(xué)家普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858～1947)（右圖）是量子物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人，他早期的研究領(lǐng)域主要是熱力學(xué)，他的博士論文就是《論熱力學(xué)的第二定律》。1911年普朗克也提出了對(duì)熱力學(xué)第三定律的表述，即“與任何等溫可逆過(guò)程相聯(lián)系的熵變，隨著溫度的趨近于零而趨近于零”。 通常是將熱力學(xué)第一定律及第二定律作為熱力學(xué)的基本定律，但有時(shí)增加能斯特定理當(dāng)作第三定律，又有時(shí)將溫度存在定律當(dāng)作第零定律。表述如下： ，并觀察這兩個(gè)體系的性質(zhì)是否發(fā)生變化而判斷這兩個(gè)體系是否已經(jīng)達(dá)到平衡。，所以，一個(gè)體系的溫度可以通過(guò)另一個(gè)與之平衡的體系的溫度來(lái)表達(dá)；或者也可以通過(guò)第三個(gè)體系的溫度來(lái)表達(dá)。熱力學(xué)發(fā)展史一、簡(jiǎn)介：人類很早就對(duì)熱有所認(rèn)識(shí)，并加以應(yīng)用。 熱力學(xué)發(fā)展史，基本上就是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)的發(fā)展史，約可分成四個(gè)階段： 第一個(gè)階段：17世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉 此時(shí)期累積了大量的實(shí)驗(yàn)與觀察的結(jié)果，并制造出蒸氣機(jī)，對(duì)于熱(Heat)的本質(zhì)展開(kāi)研究與爭(zhēng)論，為熱力學(xué)的理論建立作好了暖身。這一階段的熱力學(xué)還留在描述熱力學(xué)的現(xiàn)象上，并未引進(jìn)任何的數(shù)學(xué)算式。由于功熱互換原理建立了熱力學(xué)第一定律，由第一定律和卡諾理論的結(jié)合，導(dǎo)致熱力學(xué)第二定律的成熟。第三個(gè)階段：19世紀(jì)70年末到20世紀(jì)初這個(gè)時(shí)間內(nèi)，首先由波茲曼將熱力學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)的理論結(jié)合，而導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的誕生，同時(shí)他也提出非平衡態(tài)的理論基礎(chǔ)，至20世紀(jì)初吉布斯(Gibbs)提出系綜理論建立統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)。 二、溫度計(jì)的發(fā)展：1593年：意大利伽利略建造了第一支溫度計(jì)，如上圖： 此空氣為測(cè)溫物質(zhì)由玻璃泡內(nèi)空氣的熱脹冷縮來(lái)指示冷暖。利用水的熱脹冷縮來(lái)表示溫度高低，但管子是開(kāi)口的，因而水會(huì)不斷蒸發(fā)。 1659年：巴黎天文學(xué)家Boulliau將西門圖院士傳到法國(guó)的溫度計(jì)充以水銀，而制造出第一
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