热力学三个定律的形成史

　　热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，下面是小编为大家搜集的一篇关于热力学三个定律的形成史探究的论文范文，供大家阅读参考。

　　热力学是热学理论的一个方面。热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。热力学三定律是热力学的基本理论。

　　1热力学第一定律

　　1.1热力学第一定律概述

　　能量守恒与转换定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。自然界中的一切物质都具有能力，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移(从一个物体传递到另一个物体)，也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。这一规律成为能量守恒与转换定律。能量守恒与转换定律应用在热力学中，或者说应用在伴有热效应的各种过程中，便是热力学第一定律。热力学第一定律是人类在实践中积累的经验总结，它的发现和建立，打破了人们企图制造一种可以不消耗能量而能连续做功的永动机。因此，热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是造不出来的[1].

　　其基本公式可以表述为公式(1)，它表明向系统输入的热量Q,等于质量为m的流体流经系统前后焓H的增量、动能v的增量以及系统向外界输出的机械功W之和。

　　1.2热力学第一定律形成史

　　1.2.1罗伯特·迈尔

　　热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。德国物理学家、医生迈尔发现体力和体热来源于食物中所含的化学能，提出如果动物体能的输入同支出是平衡的，所有这些形式的能在量上就必定守恒。他由此受到启发，去探索热和机械功的关系。1842年他发表了《论无机性质的力》的论文，表述了物理、化学过程中各种力(能)的转化和守恒的思想。迈尔是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的人。

　　1.2.2焦耳

　　英国科学家焦耳(J.P.Joule,1818-1889)关于热功当量的测定，为最终确立热力学第一定律奠定了坚实的实验基础。1850年，焦耳在他的《论热功当量》的论文中，已经将热功当量值总结为：以水做实验为773石4磅/卡(424千克米/千卡)，以水银作实验为776.30磅/卡(425.77千克米/千卡)，后来又经过一系列极为精确的实验，焦耳又将J值确定为423.85千克米/千卡(4.153焦耳/卡)，这已和现代精确实验极为接近了。他和迈尔分别从不同的方面和不同的途径达到了对能量转化与守恒的证明。

　　1.2.3亥姆霍兹

　　德国物理学家亥姆霍兹从多方面论证了能量转化与守恒定律，其中最主要的是从否定永动机的存在这一途径来完成的。1842年，他在关于《力的守恒》的论文中，就论述了他的能量转化与守恒的基本思想，论证了“活力”与“张力”之和是一个常数，称之为“力的守恒原理”,并把这种“力”的保守性同永动机之不可能联系起来。他的'这一工作从理论上对能量守恒原理作出了重要概括。

　　2热力学第二定律

　　2.1热力学第二定律概述

　　热力学第二定律有两种表述，第一种是“不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化”,另一种为“不可能从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化，”即第二类永动机是造不出来的[2].其基本公式可以表述为公式(2)，式中，对不可逆过程应取用不等号，δQ指系统实际过程热，T指环境温度，对可逆过程应取用等号，δQ指可逆过程热，T为系统温度。

　　2.2热力学第二定律形成史

　　十八、十九世纪，由于科学技术迅猛发展，蒸气机在英国煤矿业得到了普遍的使用，这同时给物理学家提出了许多急待解决的理论问题，比如：热现象的产生原理、提高热机效率的方法、热机效率上限的存在与否、永动机的存在与否等等。

　　正式提出热力学第二定律的是英国物理学家汤姆逊·开尔文(WilliamThomson,1524-1907)和德国物理学家克劳修斯在研究热现象的过程中，发现按能量守恒与转化定律，于是开尔文提出了“不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功，而不产生其它影响”.