| 熱力學 |
|
|
|
热力学,全稱熱動力學(英语:thermodynamics)是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科;它着重研究物质的平衡状态以及与平衡状态偏离不大的物理、化学过程。
热力学是从18世纪末期发展起来的理论,主要是研究功與热量之間的能量轉換;在此功定義為力與位移的內積;而熱則定義為在熱力系統邊界中,由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質,而是在熱力過程中所產生的。
[编辑] 熱力學定律
- 熱力學第零定律:在不受外界影响的情况下,只要A和B同时与C处于热平衡,即使A和B没有热接触,他们仍然处于热平衡状态。这个定律说明,互相处于热平衡的物体之间必然具有相等的温度。
- 熱力學第一定律:能量守恒定律对非孤立系统的扩展。此时能量可以以功W或热量Q的形式传入或传出系统。热力学第一定律表达式为:Eint = Eint,f − Eint,i = Q − W
- 熱力學第二定律:孤立系統熵(失序)不會減少──簡言之,熱不能自發的從冷處轉到熱處,而不引起其他变化。任何高溫的物體在不受熱的情況下,都會逐漸冷卻。这条定律说明第二类永动机不可能制造成功。熵增原理:△S≥0。
- 熱力學第三定律:所有完美結晶物質於絕對溫度零度時(即攝氏-273.15度),熵皆為零。
[编辑] 熱力學系統
熱力學系統是進行熱力學分析的對象,可分成三種:
- 孤立系統(isolated system):系統完全不與外界交換能量或質量。
- 封閉系統(closed system):系統只與外界交換能量而不交換質量。
- 開放系統(open system):系統與外界交換能量和質量。
[编辑] 局限性
热力学由于发展较早,也有其自身的局限性,主要表现在:
- 它仅适用于粒子很多的宏观系统;
- 它主要研究物质在平衡态下的性质,并不解答系统达到平衡态的详细过程;
- 它把物质视作“连续体”,不考虑物质的微观结构。
统计物理学与热力学结合起来研究热现象常常可以弥补以上局限性。[1]
一个典型的
热力学系统,热从较热处(锅炉)流向较冷处(冷凝器),在这一过程中又一系列活塞做了
功。
[编辑] 子学科
[编辑] 相關
[编辑] 参考文献