中文字幕理论片,69视频免费在线观看,亚洲成人app,国产1级毛片,刘涛最大尺度戏视频,欧美亚洲美女视频,2021韩国美女仙女屋vip视频

塔米姆·安薩利

18世紀，卡諾等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在諸如機車、人體、太陽系和宇宙等系統(tǒng)中，從能量轉(zhuǎn)變成“功”的四大定律。沒有這四大定律的知識，很多工程技術(shù)和發(fā)明就不會誕生。

熱力學(xué)的四大定律簡述如下：

熱力學(xué)第零定律——如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡（溫度相同），則它們彼此也必定處于熱平衡。

熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律在熱學(xué)形式的表現(xiàn)。

熱力學(xué)第二定律——力學(xué)能可全部轉(zhuǎn)換成熱能，但是熱能卻不能以有限次的實驗操作全部轉(zhuǎn)換成功（熱機不可得）。

熱力學(xué)第三定律——絕對零度不可達到但可以無限趨近。

卡諾身處蒸汽機迅速發(fā)展、廣泛應(yīng)用的時代，他看到從國外進口的尤其是英國制造的蒸汽機，性能遠遠超過自己國家生產(chǎn)的，便決心從事熱機效率問題的研究。他獨辟蹊徑，從理論的高度上對熱機的工作原理進行研究，

卡諾出色地運用了理想模型的研究方法，以他富于創(chuàng)造性的想象力，精心構(gòu)思了理想化的熱機——后稱卡諾可逆熱機（卡諾熱機），提出了作為熱力學(xué)重要理論基礎(chǔ)的卡諾循環(huán)和卡諾定理，從理論上解決了提高熱機效率的根本途徑。

卡諾在這篇論文中指出了熱機工作過程中最本質(zhì)的東西：熱機必須工作于兩個熱源之間，才能將高溫?zé)嵩吹臒崃坎粩嗟剞D(zhuǎn)化為有用的機械功；明確了“熱的動力與用來實現(xiàn)動力的介質(zhì)無關(guān)，動力的量僅由最終影響熱素傳遞的物體之間的溫度來確定”，指明了循環(huán)工作熱機的效率有一極限值，而按可逆卡諾循環(huán)工作的熱機所產(chǎn)生的效率最高。實際上卡諾的理論已經(jīng)深含了熱力學(xué)第二定律的基本思想，但由于受到熱質(zhì)說的束縛，使他當(dāng)時未能完全探究到問題的底蘊。

1832年8月24日卡諾因染霍亂癥在巴黎逝世，年僅36歲。按照當(dāng)時的防疫條例，霍亂病者的遺物一律付之一炬。卡諾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，其中有一篇是僅有21頁紙的論文--《關(guān)于適合于表示水蒸汽的動力的公式的研究》，其余內(nèi)容是卡諾在1824-1826年間寫下的23篇論文。

后來，卡諾的學(xué)術(shù)地位隨著熱功當(dāng)量的發(fā)現(xiàn)，熱力學(xué)第一定律、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律及熱力學(xué)第二定律相繼被揭示的過程慢慢形成了。

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。

德國物理學(xué)家、醫(yī)生邁爾（Julius Robert Mayer，1814-1878）（如下左圖）1840年2月到1841年2月作為船醫(yī)遠航到印度尼西亞。他從船員靜脈血的顏色的不同，發(fā)現(xiàn)體力和體熱來源于食物中所含的化學(xué)能，提出如果動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。他由此受到啟發(fā)，去探索熱和機械功的關(guān)系。他將自己的發(fā)現(xiàn)寫成《論力的量和質(zhì)的測定》一文，但他的觀點缺少精確的實驗論證，論文沒能發(fā)表（直到1881年他逝世后才發(fā)表）。邁爾很快覺察到了這篇論文的缺陷，并且發(fā)奮進一步學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。1842年他發(fā)表了《論無機性質(zhì)的力》的論文，表述了物理、化學(xué)過程中各種力（能）的轉(zhuǎn)化和守恒的思想。邁爾是歷史上第一個提出能量守恒定律并計算出熱功當(dāng)量的人。但1842年發(fā)表的這篇科學(xué)杰作當(dāng)時未受到重視。

  

以后英國杰出的物理學(xué)家焦耳（James Prescort Joule,1818-1889）（如上右圖）、德國物理學(xué)家亥姆霍茲（Hermannvon Helmholtz,1821-1894）等人又各自獨立地發(fā)現(xiàn)了能量守恒定律。

 

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。

1834年，卡諾去世兩年后，卡諾的《談?wù)劵鸬膭恿湍馨l(fā)動這種動力的機器》才有了第一個認真的讀者----克拉派隆（Benoit Paul Emile Clapeyron,1799-1864）（如右圖）。他比卡諾低幾個年級。他在學(xué)院出版的雜志上發(fā)表了題為《論熱的動力》的論文，用P－V曲線翻譯了卡諾循環(huán)，但未引起學(xué)術(shù)界的注意。

 

英國物理學(xué)家開爾文（Lord Kelvin，1824-1907）（如下左圖）在法國學(xué)習(xí)時，偶爾讀到克拉派隆的文章，才知道有卡諾的熱機理論。然而，他找遍了各圖書館和書店，都無法找到卡諾的1824年論著。實際上，他根據(jù)克拉派隆介紹卡諾理論寫的《建立在卡諾熱動力理論基礎(chǔ)上的絕對溫標》一文在1848年發(fā)表。1849年，開爾文終于弄到一本他盼望已久的卡諾著作。1851年開爾文從熱功轉(zhuǎn)換的角度提出了熱力學(xué)第二定律的另一種說法，不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響；或不可能用無生命的機器把物質(zhì)的任何部分冷至比周圍最低溫度還低，從而獲得機械功。

  

德國物理學(xué)家克勞修斯（Rudolph Julius Emmanuel Clausius,1822-1888）（如上右圖）一直沒弄到卡諾原著，只是通過克拉派隆和開爾文的論文熟悉了卡諾理論。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、不花任何代價地從低溫物體傳向高溫物體，他還首先提出了熵的概念。

 

英國物理學(xué)家克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831-1879）（如下左圖）是經(jīng)典電磁理論的奠基人。但他興趣廣泛，才智過人，不但是建立各種模型來類比不同物理現(xiàn)象的能手，更是運用數(shù)學(xué)工具來分析物理問題的大師。他在熱力學(xué)領(lǐng)域中也做出了貢獻。1859年他用統(tǒng)計方法導(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）（如上右圖）發(fā)現(xiàn)了宏觀的熵與體系的熱力學(xué)幾率的關(guān)系。他在使科學(xué)界接受熱力學(xué)理論、尤其是熱力學(xué)第二定律方面立下了汗馬功勞。

 

1906年，德國物理化學(xué)家能斯特（Walther Hermann Nernst,1864-1941）（如下左圖）根據(jù)對低溫現(xiàn)象的研究，得出了熱力學(xué)第三定律，人們稱之為“能斯特?zé)岫ɡ?#8221;，有效地解決了計算平衡常數(shù)問題和許多工業(yè)生產(chǎn)難題，因此獲得了1920年諾貝爾化學(xué)獎。主要著作有：《新熱定律的理論與實驗基礎(chǔ)》等。

  

德國物理學(xué)家普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858-1947)（如上右圖）是量子物理學(xué)的開創(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》。他在能斯特研究的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計理論指出：各種物質(zhì)的完美晶體在絕對零度時熵為零。1911年普朗克也提出了對熱力學(xué)第三定律的表述，即“與任何等溫可逆過程相聯(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，但有時增加能斯特定理當(dāng)作第三定律，又有時將溫度存在定律當(dāng)作第零定律。

熱力學(xué)第零定律用來作為進行體系測量的基本依據(jù)，其重要性在于它說明了溫度的定義和溫度的測量方法。表述如下：

1、可以通過使兩個體系相接觸，并觀察這兩個體系的性質(zhì)是否發(fā)生變化而判斷這兩個體系是否已經(jīng)達到平衡。

2、當(dāng)外界條件不發(fā)生變化時，已經(jīng)達成熱平衡狀態(tài)的體系，其內(nèi)部的溫度是均勻分布的，并具有確定不變的溫度值。

3、一切互為平衡的體系具有相同的溫度，所以，一個體系的溫度可以通過另一個與之平衡的體系的溫度來表達；或者也可以通過第三個體系的溫度來表達。