热力学

熱力學

分支 古典 · 統計 · 化學 平衡（英语：Equilibrium thermodynamics）/不平衡 · 熱流（英语：Thermofluids） 熱力學定律 第零定律 · 第一定律 · 第二定律 · 第三定律 系統 狀態： 状态方程 理想氣體 · 實際氣體 物質狀態 · 熱平衡 控制體積 · 儀器（英语：Thermodynamic instruments） 過程： 等壓 · 等容 · 等溫 · 絕熱 等熵 · 等焓 · 準靜 · 多方 自由膨脹 · 可逆 · 不可逆 内可逆（英语：Endoreversible thermodynamics） 循環： 熱機 · Heat pumps 熱效率 系統性質 熱力學性質圖 內含及外延性質 态函数: 溫度 / 熵 (簡介（英语：Introduction to entropy）) † 压强 / 體積 † 化学势 / 粒子數（英语：Particle number） † († 共軛) 蒸氣量 对比性质 過程函數: 功（英语：Work (thermodynamics)） · 熱量 材料性質 摩爾熱容  $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ 压缩性  $\beta=-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ 热膨胀系数  $\alpha=$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$ Property database（英语：Thermodynamic databases for pure substances） 方程式 卡諾定理 克劳修斯定理 热力学基本关系 理想气体状态方程 麥克斯韋關係式 热力学关系式列表（英语：Table of thermodynamic equations） 熱力學勢 自由能 · 自由熵（英语：Free entropy） 內能 $U(S,V)$ 焓 $H(S,p)=U+pV$ 亥姆霍茲自由能 $A(T,V)=U-TS$ 吉布士自由能 $G(T,p)=H-TS$ 歷史與文化 Philosophy: Entropy and time · Entropy and life 布朗棘轮（英语：Brownian ratchet） 麦克斯韦妖 克劳修斯佯谬（英语：Heat death paradox） 洛施密特佯谬（英语：Loschmidt's paradox） 吉布斯悖論 协同学 历史： 热力学发展史（英语：History of thermodynamics） · Heat · Entropy · Gas laws Perpetual motion Theories: 热质说 · Vis viva Theory of heat Mechanical equivalent of heat Motive power Publications: "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat" 《關於多相物質平衡》 "Reflections on the Motive Power of Fire" Timelines of: Thermodynamics · Heat engines Art: Maxwell's thermodynamic surface Education: Entropy as energy dispersal 科学家 丹尼尔·伯努利 尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺 Benoît Paul Émile Clapeyron 魯道夫·克勞修斯 赫尔曼·冯·亥姆霍兹 Constantin Carathéodory 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 尤利乌斯·罗伯特·冯·迈尔 William Rankine John Smeaton Georg Ernst Stahl Benjamin Thompson 威廉·湯姆森，第一代開爾文男爵 John James Waterston

统计力学

分子运动论 粒子统计学 麦克斯韦-玻尔兹曼统计 玻色-爱因斯坦统计 · 费米-狄拉克统计 系综 微正则系综 · 正则系综 巨正则系综 等温等压系综 等焓等压系综 热力学 气体定律 · 卡诺循环 模型 德拜模型 · 爱因斯坦模型 · 易辛模型 热力学势 内能 · 熵 亥姆霍兹自由能 吉布斯自由能 科学家 麦克斯韦 · 吉布斯 · 玻尔兹曼

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。

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：$E_{int} = E_{int,f} - E_{int,i} = Q- W$
• 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。

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。

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：

1. 它仅适用于粒子很多的宏观系统；
2. 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；
3. 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。

八位對於熱力學發展有功的科學家。

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。

子学科

• 传热学
• 计算传热学
• 材料熱力學

相關

• 熱力學函數 或者譯為 熱力學參數
• 統計熱力學
• 統計力學
• （英文） 熱力學歷史、熱力學歷史線