机械工程：四大力学——热力学

今天在四大力学介绍系列中，我们来聊一聊热力学。

 

什么是热力学？

热力学是物理学的一个分支，研究热、功、温度，以及它们与能量、熵、物质和辐射的物理性质之间的关系。

这些量的行为受热力学四条定律支配，这些定律使用可测量的宏观物理量给出定量描述。通过统计力学，可以从微观组成要素的角度解释这些定律。

热力学适用于科学与工程中的各种主题，尤其在物理化学、生物化学、化学工程和机械工程中发挥重要作用，也用于气象学等复杂领域。

热力学定律

描述一个热力学系统时，需要使用热力学的四条定律。这些定律构成了公理基础。

第一定律规定，能量可以以热、功和物质传递的形式在物理系统之间传递。

第二定律定义了熵这一物理量。它描述系统在热力学上可以朝哪个方向演化，可以用来量化系统的有序状态，以及从系统中能够提取的有用功。

热力学的历史

从历史上看，热力学是在提高早期蒸汽机效率的过程中发展起来的。法国物理学家萨迪·卡诺尤其相信，提高热机效率是法国赢得拿破仑战争的关键。苏格兰—爱尔兰物理学家开尔文勋爵于1854年首次提出了热力学的简明定义。

热力学的早期应用始于机械热机研究，但很快扩展到化合物与化学反应的研究。化学热力学研究熵的作用及化学反应过程的性质，推动了该领域的发展，并提供了其大部分知识。

其他形式的热力学也相继出现。统计热力学，或称统计力学，是从粒子的微观行为出发，对粒子集体运动进行统计预测的学科。1909年，康斯坦丁·卡拉西奥多里提出了纯数学方法，这是一种常被称为几何热力学的公理化表述。

通过本篇文章，我们简要了解了热力学的基本概念与历史。谢谢大家。