熱力學(xué)第一定律論文（經(jīng)典范6篇）,熱力學(xué)論文

熱力學(xué)第一定律論文〔經(jīng)典范6篇〕,熱力學(xué)論文熱力學(xué)文章就向大家介紹幾篇討論熱力學(xué)之：關(guān)于熱力學(xué)之：淺談熱力學(xué)定律的發(fā)展歷程和其內(nèi)在邏輯關(guān)系內(nèi)容摘要：熱力學(xué)基本定律是研究熱功轉(zhuǎn)化問題的理論基礎(chǔ)，在認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)熱力學(xué)基本定律的同時(shí)了解熱力學(xué)定律的起源和發(fā)展經(jīng)過，有助于理解熱力學(xué)的內(nèi)涵和精華真髓。本文簡(jiǎn)述了熱力學(xué)四大定律的起源和發(fā)展歷程，并且從能量的角度，闡述了熱力學(xué)定律中內(nèi)在的邏輯關(guān)系。本文關(guān)鍵詞語：熱力學(xué)定律；熱力學(xué)史；邏輯關(guān)系；人類對(duì)于熱能的利用能夠追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代，我們的祖先利用火來燒烤食物、制造工具、驅(qū)逐猛獸、驅(qū)寒取暖，這是對(duì)于熱能的直接利用。隨著時(shí)代的發(fā)展、工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步、人類生活生產(chǎn)的需要等因素的推動(dòng)，人類對(duì)于熱能的利用越來越廣泛，從直接利用到間接利用，鍋爐、蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱動(dòng)力設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而出。在科學(xué)和技術(shù)逐步發(fā)展的經(jīng)過中，人們也在不斷探尋求索熱現(xiàn)象的本質(zhì)以及熱功轉(zhuǎn)化的機(jī)制，并從19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉先后建立熱力學(xué)四大定律，確定了熱力學(xué)是研究能量屬性及其轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門科學(xué)。而熱力學(xué)史作為一門學(xué)科史，其研究的基本對(duì)象就是熱力學(xué)定律的起源和發(fā)展經(jīng)過。當(dāng)前對(duì)于熱力學(xué)史的研究主要集中于熱力學(xué)基本定律的起源與發(fā)展、熱力學(xué)相關(guān)科學(xué)家的生平介紹、熱力學(xué)與生活生產(chǎn)的關(guān)系等幾個(gè)方面。王竹溪[1]教授概述了熱力學(xué)發(fā)展的幾個(gè)主要階段、熱力學(xué)與生活生產(chǎn)的關(guān)系以及熱力學(xué)發(fā)展和哲學(xué)思想的關(guān)系。張輝[2]等人扼要概述了經(jīng)典熱力學(xué)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用及其發(fā)展歷程和存在的局限性。乃比江買提吐米爾[3]等人主要討論熱力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史和熱力學(xué)理論與其在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用。本文將簡(jiǎn)述熱力學(xué)四大定律的起源和發(fā)展歷程，并且從能量的角度闡述了熱力學(xué)定律之間的邏輯關(guān)系。1熱力學(xué)定律發(fā)展史概要17世紀(jì)末，歐洲國(guó)家的采礦業(yè)迅速發(fā)展，固然煤炭?jī)?chǔ)量不少，但都儲(chǔ)存于地下水位之下，當(dāng)時(shí)人們使用的抽水機(jī)不能夠解決煤礦滲水的問題。現(xiàn)實(shí)的需要導(dǎo)致了蒸汽機(jī)的發(fā)明。1698年英國(guó)人薩弗里〔ThomasSavery,1650~1715〕首先發(fā)明了利用水蒸氣來汲水的蒸汽泵。1712年英國(guó)人紐科門〔ThomasNewcomen,1663~1729〕發(fā)明了帶活塞裝置的大氣式蒸汽機(jī)。1763年英國(guó)的機(jī)械師瓦特〔JamesWatt,1736~1819〕在紐科門發(fā)明的基礎(chǔ)上，將冷凝器和汽缸分離開，減少了冷凝損失，提高了熱機(jī)的熱效率。但是紐科門、瓦特等人對(duì)于熱機(jī)效率的改良只是基于試驗(yàn)，沒有科學(xué)的理論基礎(chǔ)，首先觸及熱機(jī)效率本質(zhì)研究的是一位來自法國(guó)的科學(xué)家薩迪卡諾[4]〔SadiCarnot,1796~1832〕。1824年卡諾在其發(fā)表的(談?wù)劵鸬膭?dòng)力和能發(fā)動(dòng)這種動(dòng)力的機(jī)器〕一文中，提出了理想熱機(jī)的可逆循環(huán)和卡諾定理。他以為熱機(jī)必須工作于兩個(gè)熱源之間，并且在功的產(chǎn)生經(jīng)過中，必定有一部分熱從高溫?zé)嵩磦鬟f到了低溫?zé)嵩?。同時(shí)，卡諾還提出了理想熱機(jī)的熱效率極限值，這一觀點(diǎn)為熱功轉(zhuǎn)化的極限問題提供了理論根據(jù)。但當(dāng)時(shí)卡諾的研究并沒有引起學(xué)界的廣泛重視，直到熱功當(dāng)量被證實(shí)之后，學(xué)界才意識(shí)到卡諾的研究其實(shí)已經(jīng)觸及到了熱力學(xué)第二定律的核心。19世紀(jì)上半葉，科學(xué)的發(fā)展迎來了波濤壯闊的五十年。科學(xué)家們?cè)跈C(jī)械運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、電磁學(xué)領(lǐng)域、熱力學(xué)領(lǐng)域的研究都有很大的進(jìn)展。1807年，英國(guó)科學(xué)家托馬斯揚(yáng)〔ThomasYoung,1773~1829〕初次提出了能量的概念。1843年英國(guó)物理學(xué)家焦耳〔JamesPrescottJoule,1818~1889〕提出了測(cè)量熱功當(dāng)量的方式方法。他利用重物作功使受壓的水通過管的小孔噴出，因此使管口加熱，此方式方法測(cè)得熱功當(dāng)量為770磅/卡。熱功當(dāng)量的證實(shí)極大推進(jìn)了熱力學(xué)的發(fā)展。1850年德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯[5]〔RudolfClausius,1822~1888〕在其發(fā)表的(論熱的移動(dòng)力及可能由此得出的熱定律中〕一文中。以焦耳的熱功當(dāng)量為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，提出了熱力學(xué)第一定律。同時(shí)克勞修斯在卡諾觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上研究了能量轉(zhuǎn)換的極限和方向問題，提出了熱力學(xué)第二定律。隨后的1851年，英國(guó)科學(xué)家開爾文勛爵〔WilliamThomson,1824~1907〕在其發(fā)表的論文中也同時(shí)提出了熱力學(xué)第一和第二定律。1853年，英國(guó)科學(xué)家朗肯〔Rankine,1820~1872年〕把能量的概念運(yùn)用到機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析中提出了機(jī)械能守恒定律。緊接著1856年，開爾文勛爵以朗肯提出的機(jī)械能守恒定律為突破口，揭示了機(jī)械能與熱能、電磁能、化學(xué)能等之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并最終提出能量守恒定律。20世紀(jì)初，科學(xué)界正經(jīng)歷著宏大的變革和發(fā)展，量子力學(xué)的出現(xiàn)使得物理學(xué)的研究進(jìn)入到了微觀粒子的范疇。熱力學(xué)也因而進(jìn)入到了以微觀粒子為視角的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)領(lǐng)域。1906年德國(guó)科學(xué)家能斯特〔WaltherNernst,1864~1941〕根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，化學(xué)反響溫度越低，恒溫反響熵變?cè)叫　Ｒ蚨普摮鲈跍囟融呌诮^對(duì)零度時(shí)，等溫反響經(jīng)過中體系的熵值不變。1912年，能斯特又提出絕對(duì)零度不可能到達(dá)原理：不可能使一個(gè)物體冷卻到絕對(duì)溫度的零度。絕對(duì)零度不可到達(dá)原理也被稱為熱力學(xué)第三定律。1939年，英國(guó)物理學(xué)家拉爾夫福勒〔RalphHowardFowler,1889~1944〕在其著作(統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)〕中具體的研究了統(tǒng)計(jì)力學(xué)的平衡態(tài)理論和熱力學(xué)之間的聯(lián)絡(luò)。并初次提出了熱力學(xué)第零定律的表述：假如兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡，則它們相互也必定處于熱平衡。2熱力學(xué)定律的內(nèi)在邏輯關(guān)系熱力學(xué)基本定律構(gòu)成了熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)。本文提出了一種觀點(diǎn)，從能量的角度揭示了熱力學(xué)四大基本定律之間的邏輯關(guān)系。熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律，在熱功當(dāng)量和分子運(yùn)動(dòng)論的基礎(chǔ)上定義了內(nèi)能的概念，指出在熱功轉(zhuǎn)化經(jīng)過中應(yīng)遵守能量守恒定律。熱力學(xué)第二定律可理解為能質(zhì)損耗定律，定義了熵的概念。熱功轉(zhuǎn)化應(yīng)遵守能量守恒原理，但熱量不能百分之百的轉(zhuǎn)化為功量，熱和功是兩種不同檔次的能量，在它們互相轉(zhuǎn)化的時(shí)候，存在一定的損耗，這種損耗的程度被定義為熵。熱力學(xué)第三定律能夠被稱為能量最大定律，熱三律定義了絕對(duì)零度的概念。熱二律表示清楚，熱功轉(zhuǎn)換經(jīng)過中一定存在損耗，那么此損耗的起點(diǎn)在什么地方呢？能斯特定義了絕對(duì)零度為損耗發(fā)生的起點(diǎn)，即在絕對(duì)零度時(shí)無損耗發(fā)生，熱能夠百分之百轉(zhuǎn)化為功，此時(shí)系統(tǒng)的熵為零，系統(tǒng)分子表現(xiàn)為最大程度的有序狀態(tài)，但同時(shí)能斯特又指出了絕對(duì)零度是不能到達(dá)的，即熱不能百分之百的轉(zhuǎn)化為功。最后，熱力學(xué)第零定律可理解為能量表現(xiàn)定律，熱零律定義了溫度的概念，故熱零律又被稱作測(cè)溫根據(jù)。宏觀上溫度的變化表現(xiàn)為系統(tǒng)能量的改變，即可能是做功可以能是熱傳遞；微觀上溫度的變化是系統(tǒng)分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的外在表現(xiàn)形式。熱一、熱二、熱三律都和溫度有著密切的聯(lián)絡(luò)，但那時(shí)并沒有人去定義什么是溫度，故在熱三律提出之后，科學(xué)家以為溫度這一概念的提出是熱力學(xué)理論的基礎(chǔ)，故將其稱作熱力學(xué)第零定律。3結(jié)論英國(guó)科學(xué)家查爾斯珀西斯諾〔C.P.Snow,1905~1980〕在(兩種文化與科學(xué)革命〕一書中寫道：一位對(duì)熱力學(xué)一無所知的人文學(xué)者和一位對(duì)莎士比亞一無所知的科學(xué)家同樣糟糕.熱力學(xué)在其三百多年的發(fā)展歷程中，已經(jīng)構(gòu)成了一套完好的理論體系。并且隨著工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，熱力學(xué)的研究范圍已經(jīng)牽涉動(dòng)力引擎、能源化工、航空航天、低溫制冷等各個(gè)領(lǐng)域，然而地球上的礦物資源畢竟有限，怎樣提高熱能的利用效率，仍將是一個(gè)世界性的學(xué)術(shù)問題，所以熱力學(xué)的發(fā)展也并不會(huì)停止，人類對(duì)于熱力學(xué)的深切進(jìn)入研究也仍在繼續(xù)。以下為參考文獻(xiàn)[1]王竹溪。熱力學(xué)發(fā)展史概要[J].物理通報(bào)，1962〔4〕:145-151.[2]張輝，劉德磊，曾莉莉，等。經(jīng)典熱力學(xué)發(fā)展概述[J].廣州化工，2020,40〔2〕:26-28.[3]乃比江買提吐米爾，買熱木尼沙庫爾班。熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史研究[J].和田師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006〔1〕:172-173.[4]袁運(yùn)開，戚越然。薩迪卡諾--熱力學(xué)的奠基者[J].自然雜志，1983〔7〕:545-