要求：
1、30个PPT左右
2、画面清晰明了
3、相关图片不少于是10张
4、每个画面文字总数不超过80个，配备解说稿
5、3人组成一小组
资料如下：
热力学第一定律（能量守恒定律）：英国杰出的物理学家焦耳、德国物理学家亥姆霍兹等
1、我们既不能创造，也不能消灭能量。宇宙中的能量总和一开始便是固定的，而且永远不会改变，但它可以从一种形式转化为另一种形式。一个人、一幢摩天大楼、一辆汽车或一棵青草，都体现了从一种形式转化成为另一种形式的能量。高楼拔地而起，青草的生成，都耗费了在其他地方聚集起来的能量。高楼夷为平地，青草也不复生长，但它们原来所包含的能量并没有消失，而只是被转移到同一环境的其他所在去了。我们都听说过这么一句话：太阳底下没有新鲜东西。要证实这一点你只需呼吸一下，你刚才吸进了曾经让柏拉图吸进过的5000万个分子。
2、宇宙的能量总和是个常数，总的熵是不断增加的。熵是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位。这个名称是由德国物理学家鲁道尔夫·克劳修斯于1868年第一次造出来的。蒸汽机之所以能做功，是因为蒸汽机系统里的一部分很冷，而另一部分却很热。换一句话说，要把能量转化为功，一个系统的不同部分之间就必须有能量集中程度的差异(即温差)。当能量从一个较高的集中程度转化到一个较低的集中程度(或由较高温度变为较低温度) 时，它就做了功。更重要的是每一次能量从一个水平转化到另一个水平，都意味着下一次能再做功的能量就减少了。比如河水越过水坝流入湖泊。当河水下落时，它可被用来发电，驱动水轮，或做其他形式的功。然而水一旦落到坝底，就处于不能再做功的状态了。在水平面上没有任何势能的水是连最小的轮子也带不动的。这两种不同的能量状态分别被称为“有效的”或“自由的”能量，和“无效的”或“封闭的”能量。熵的增加就意味着有效能量的减少。每当自然界发生任何事情，一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量。被转化成了无效状态的能量构成了我们所说的污染。许多人以为污染是生产的副产品，但实际上它只是世界上转化成无效能量的全部有效能量的总和。耗散了的能量就是污染。既然根据热力学第一定律，能量既不能被产生又不能被消灭，而根据热力学第二定律，能量只能沿着一个方向
——即耗散的方向——转化，那么污染就是熵的同义词。它是某一系统中存在的一定单位的无效能量。
◆在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论。直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。热力学第一定律是能量守恒和转化定律在热力学上的具体表现，它指明：热是物质运动的一种形式。这说明外界传给物质系统的能量（热量），等于系统内能的增加和系统对外所作功的总和。它否认了能量的无中生有，所以不需要动力和燃料就能做功的第一类永动机就成了天方夜谭式的设想。
热力学第二定律：
1、没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温（不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化或热量只能自发地从高温物体传向低温物体，而不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化）。（德国物理学家鲁道尔夫·克劳修斯1850）
2、不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用功而不产生其他影响（从单一热源吸取热量完全转化成有用功而不引起其他影响则是不可能的）。（英国物理学家开尔文（原名汤姆逊）1851年）
3、我国有一句成语“覆水难收”，其实是“覆水不收”。脸盆里的水泼到地上，是不可能再收回来的，这也可以看作是热力学第二定律的一种表述形式。
◆第二类永动机：一种从海水吸取热量，利用这些热量做功的机器。第二类永动机是不可能实现的，不可能造成的。这是因为从海水吸收热量做功，就是从单一热源吸取热量使之完全变成有用功并且不产生其他影响。利用致冷机就可以把热量从低温物体传向高温物体，但是外界必须做功。
热力学第三定律：
1、各种物质的完美晶体在绝对零度时熵为零。
2、与任何等温可逆过程相联系的熵变，随着温度的趋近于零而趋近于零。
3、绝对零度不可达到但可以无限趋近。
人类最伟大的十个科学发现之九：热力学四大定律
18世纪，卡诺等科学家发现在诸如机车、人体、太阳系和宇宙等系统中，从能量转变成“功”的四大定律。没有这四大定律的知识，很多工程技术和发明就不会诞生。
热力学的四大定律简述如下：
热力学第零定律——如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。
热力学第一定律——能量守恒定律在热学形式的表现。
热力学第二定律——力学能可全部转换成热能，但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功 (热机不可得)。
热力学第三定律——绝对零度不可达到但可以无限趋近。
法国物理学家卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）(左图)生于巴黎。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。
卡诺身处蒸汽机迅速发展、广泛应用的时代，他看到从国外进口的尤其是英国制造的蒸汽机，性能远远超过自己国家生产的，便决心从事热机效率问题的研究。他独辟蹊径，从理论的高度上对热机的工作原理进行研究，以期得到普遍性的规律；1824年他发表了名著《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》（右图），书中写道：“为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作介质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作介质，也不论以什么方法来运转它们。”
卡诺出色地运用了理想模型的研究方法，以他富于创造性的想象力，精心构思了理想化的热机——后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。
卡诺在这篇论文中指出了热机工作过程中最本质的东西：热机必须工作于两个热源之间，才能将高温热源的热量不断地转化为有用的机械功；明确了“热的动力与用来实现动力的介质无关，动力的量仅由最终影响热素传递的物体之间的温度来确定”，指明了循环工作热机的效率有一极限值，而按可逆卡诺循环工作的热机所产生的效率最高。实际上卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本思想，但由于受到热质说的束缚，使他当时未能完全探究到问题的底蕴。
1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。按照当明的防疫条例，霍乱病者的遗物一律付之一炬。卡诺生前所写的大量手稿被烧毁，幸得他的弟弟将他的小部分手稿保留了下来，其中有一篇是仅有21页纸的论文----《关于适合于表示水蒸汽的动力的公式的研究》，其余内容是卡诺在1824-1826年间写下的23篇论文。
后来，卡诺的学术地位随着热功当量的发现，热力学第一定律、能量守恒与转化定律及热力学第二定律相继被揭示的过程慢慢形成了。
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（Julius Robert Mayer，1814～1878）（左图）1840年2月到1841年2月作为船医远航到印度尼西亚。他从船员静脉血的颜色的不同，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。他将自己的发现写成《论力的量和质的测定》一文，但他的观点缺少精确的实验论证，论文没能发表（直到1881年他逝世后才发表）。迈尔很快觉察到了这篇论文的缺陷，并且发奋进一步学习数学和物理学。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。但1842年发表的这篇科学杰作当时未受到重视。
以后英国杰出的物理学家焦耳（James Prescort Joule,1818～1889）（右图）、德国物理学家亥姆霍兹（Hermannvon Helmholtz,1821～1894）等人又各自独立地发现了能量守恒定律。
1843年8月21日焦耳在英国科学协会数理组会议上宣读了《论磁电的热效应及热的机械值》论文，强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的，哪里消耗了机械能或电磁能，总在某些地方能得到相当的热。焦耳用了近40年的时间，不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了400多次实验，得出结论：热功当量是一个普适常量，与做功方式无关。他自己1878年与1849年的测验结果相同。后来公认值是427千克重·米每千卡。这说明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数，为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。
1847年，亥姆霍兹（左图）发表《论力的守恒》，第一次系统地阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示其运动形式之间的统一性，它们不仅可以相互转化，而且在量上还有一种确定的关系。能量守恒与转化使物理学达到空前的综合与统一。
将能量守恒定律应用到热力学上，就是热力学第一定律。
热力学第二定律是在能量守恒定律建立之后，在探讨热力学的宏观过程中而得出的一个重要的结论。
1834年，卡诺去世两年后，卡诺的《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》才有了第一个认真的读者----克拉派隆（Benoit Paul Emile Clapeyron,1799-1864）（右图）。他比卡诺低几个年级。他在学院出版的杂志上发表了题为《论热的动力》的论文，用P－V曲线翻译了卡诺循环，但未引起学术界的注意。
英国物理学家开尔文（Lord Kelvin，1824-1907）（左图）在法国学习时，偶尔读到克拉派隆的文章，才知道有卡诺的热机理论。然而，他找遍了各图书馆和书店，都无法找到卡诺的1824年论着。实际上，他根据克拉派隆介绍卡诺理论写的《建立在卡诺热动力理论基础上的绝对温标》一文在1848年发表。1849年，开尔文终于弄到一本他盼望已久的卡诺著作。1851年开尔文从热功转换的角度提出了热力学第二定律的另一种说法，不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。
德国物理学家克劳修斯（Rudolph Julius Emmanuel Clausius,1822-1888）（右图）一直没弄到卡诺原著，只是通过克拉派隆和开尔文的论文熟悉了卡诺理论。1850年克劳修斯从热量传递的方向性角度提出了热力学第二定律的表述：热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体，他还首先提出了熵的概念。
英国物理学家克拉克.麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831～1879）（左图）是经典电磁理论的奠基人。但他兴趣广泛，才智过人，不但是建立各种模型来类比不同物理现象的能手，更是运用数学工具来分析物理问题的大师。他在热力学领域中也做出了贡献。1859年他用统计方法导出了处于热平衡态中的气体分子的“麦克斯韦速率分布律”。
1877年，奥地利物理学家玻尔兹曼（Ludwig Eduard Boltzmann，1844～1906）（右图）发现了宏观的熵与体系的热力学几率的关系。他在使科学界接受热力学理论、尤其是热力学第二定律方面立下了汗马功劳。
1906年，德国物理化学家能斯特（Walther Hermann Nernst,1864～1941）（左图）根据对低温现象的研究，得出了热力学第三定律，人们称之为“能斯特热定理”，有效地解决了计算平衡常数问题和许多任务业生产难题，因此获得了1920年诺贝尔化学奖。主要著作有：《新热定律的理论与实验基础》等。
德国物理学家普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858～1947)（右图）是量子物理学的开创者和奠基人，他早期的研究领域主要是热力学，他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。他在能斯特研究的基础上，利用统计理论指出：各种物质的完美晶体在绝对零度时熵为零。1911年普朗克也提出了对热力学第三定律的表述，即“与任何等温可逆过程相联系的熵变，随着温度的趋近于零而趋近于零”。
通常是将热力学第一定律及第二定律作为热力学的基本定律，但有时增加能斯特定理当作第三定律，又有时将温度存在定律当作第零定律。
热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据，其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如下：
1.可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到平衡。
2.当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。
3.一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以，一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表达；或者也可以通过第三个体系的温度来表达。
热力学发展史
一、简介：
人类很早就对热有所认识，并加以应用。但是将热力学当成一门科学且有定量的研究，则是由17世纪末开始的，也就是在温度计制造的技术成熟以后，才真正开启了对热力学的研究。
热力学发展史，基本上就是热力学与统计力学的发展史，约可分成四个阶段：第一个阶段：17世纪末到19世纪中叶
此时期累积了大量的实验与观察的结果，并制造出蒸气机，对于"热(Heat)"的本质展开研究与争论，为热力学的理论建立作好了暖身。在19世纪前半叶，首先出现了卡诺理论，热机理论(第二定律的前身)和功热互换的原理(第一定律的基础)。这一阶段的热力学还留在描述热力学的现象上，并未引进任何的数学算式。
第二个阶段：19世纪中到19世纪70年代末
此阶段热力学的第一定律和第二定律已完全理论化。由于功热互换原理建立了热力学第一定律，由第一定律和卡诺理论的结合，导致热力学第二定律的成熟。另一方面，以牛顿力学为基础的气体动力论也开始发展，但这期人们并不了解热力学与气体动力论之间的关连。
第三个阶段：19世纪70年末到20世纪初
这个时间内，首先由波兹曼将热力学与分子动力学的理论结合，而导致统计热力学的诞生，同时他也提出非平衡态的理论基础，至20世纪初吉布斯(Gibbs)提出系综理论建立统计力学的基础。
第四个阶段：20世纪30年代到今
主要是量子力学的引进而建立了量力统计力学，同时非平衡态理论更进一步的发展，形成了近代理论与实验物理学中最重要的一环。
二、温度计的发展：
1593年：意大利伽利略建造了第一支温度计，如上图：此空气为测温物质由玻璃泡内空气的热胀冷缩来指示冷暖。
1632年：法国Jean Rey，将伽利略的温度计倒转过来，并注入水，以水为测温物质。利用水的热胀冷缩来表示温度高低，但管子是开口的，因而水会不断蒸发。
1657年：位于意大利，佛罗伦萨的西门图科学院的院士，改用酒精为测温物质，并将玻璃管的开口封闭，除了避免酒精蒸发同时不受大气压力影响的温度计，同时选择了最高和最低的温度固定点。
1659年：巴黎天文学家Boulliau将西门图院士传到法国的温度计充以水银，而制造出第一支水银温度计。
1660年到1700年期间：博伊尔(Boyle)和其助理虎克(Hooke)，甚至牛顿均体认到制定温标的重要性，虽然他们现代温度计没有采用制定的温标但他们对温度计的发展是非常重要的。
1702年：阿蒙顿(Amontons)仿伽利略的方法制出一个装有水银的U型且与大气压力无关的气体温度计，与现今标准气体温度计相近。
1714年：Fahrenheit，荷兰气象学家，制作出第一批刻度可靠的温度计(有水银的，也有酒精的)。他选定三个温度固定点，
(1)零度为冰水和氯化铵的混合物，
(2)32度为冰水混合的温度。
(3)96度为人体的温度，
这就是华氏温标，℉。1724年他测量水的沸点为212度，同时他还证明了沸点会随大气压力变化。现代人以冰在标准气压下的沸点标以180刻度是为华氏温标。
1742年：瑞典天文学家Celsius，引进百分刻度法。他把水的沸点定为0度，水的冰点定为100度，此即所谓摄氏温标。其同事Stromer将此两温度值倒过来即近代所用的摄氏温标。到此为止，温度计算是定型了。问：近代的温度计有那些种类呢??
三、热量概念的演进：
人们长久以来对温度和热量的概念混淆不清。多数人以为物体冷热的程度代表着物体所含热的多寡。
首先德国Stahl教授提出热是一种燃素，后来荷兰Boerhaave教授甚至说热是一种物质。虽然热是一种物质的说法不正确，但Boerhaave教授将40℉冷水与同质量80℉热水相混而得60℉的水，却隐射地得到热量守恒的一个简单定则。不过对于不同质量，甚至不同物质的冷热物体混合，他就难以解释了。
另一类的人如Hooke，就认为热是物质各部激烈的运动，牛顿也认为热是粒子的运动。
1740年左右，俄彼得堡科学院院士克拉夫特提出冷水、热水混合的公式，认为混合后温度(当时称之为热)为
其中c1,c2为数据fitting 的系数，以当今的眼光来看，可以视为比热。
1750年由德移民到彼得堡的Richmann院士也做了一系列热量测的研究，他将不同温度的水混合，研究热量的损失，并改进克拉夫特的公式：
此公式虽不正确，但他却指混合前后，热量要相等的概念。[插曲，Richmann 为重复Franklin的实验时不幸被雷打死]
1755年，Lambert院士才将热量与温度的概念加以区别和澄清。
真正对热量测量工作有巨大贡献的是英化学教授J. Black。他不仅成功的澄清了温度和热量这两个概念，同时提出相变时潜热的概念，并暗示出不同物质具有不同的"热容量"。而他的学生W. Irvine正确提出热容量的概念。
1777年化学家拉瓦锡(Lavoisier)和拉普拉斯(Laplace)设计了一个所谓拉普拉斯冰量热器，可以正确测出热容量和潜热。
1784年麦哲伦(Magellan)引进比热的术语，同一时期威尔克(Wilcke)提出若把水的比热是为1，则可以定出其他物质的比热。
但是在这一段期间人们依然认为拉瓦锡提出热是一种物质是正确的。
1789年出生于美国后到英国又到德国而受封的Count Rumford [原名Benjanin Thompson]在慕尼黑兵工厂监督大炮钻孔，发现热是因摩擦而产生，因断言，热不是物质而是来自运动。
1799年英国化学家后来的首任皇家研究院院长戴维(Davy)在维持冰点的真空中容器中进行摩擦的实验，发现即使是两块冰相互摩擦也有些冰熔化成水，所以Davy认为摩擦引起物体微粒的振动，而这种振动就是热。
虽然有Count Rumford 和Davy教授极力否定热是一种物质说法，但是仍无法改变人们认为热是一种物质的概念，直到19世纪中叶以后，Carnot身后50年其理论再被人们重视加上德国Mayer医师和英国物理学家进耳(J.D. Joule)的努力才改变了人们的观念，促使了第一定律和第二定律成熟的产生。
四、能量守恒与功能互换：
首先谈Carnot这个人。Carnot(1796-1832)祇活了36岁，活于拿破仑末期时代。1832他先患猩红热，又得了脑膜炎最后死于霍乱，所以几乎所有研究数据都被烧毁了。其弟于其死后46年(1878年)将其部份手稿交给法科学院。其中他还计算热动当量的数值，约365 kgw．m/kcal，(现今用的数值是4.187 Joule/cal)，他明白指出热不是一种物质而是一种能量的形成，虽然他是最早有热力学中能量守恒概念的人，但由于晚了近50年，其间有J.R. Mayer和焦耳提出功能互换的原理，故一般都不把Carnot视为能量守恒定律的创始人。且1878年时第一定律和第二定律皆已完成了。
J.R. Mayer是一德国的医生，但对行医兴趣不大，他没有实验设备，更没有从当代任何物理学家取得帮助，是一个独立研究的工作者。1840年左右，Mayer 的第一篇论文寄给德国物理年鉴，文中提出能量守恒和转换的概念，认为运动，热、电等都可以归结为一种力的现象，它们有一定的规律转换，但此论文被退回并未发表。1842年Mayer不死心又投稿到化学和药学年鉴上，除了重述能量守恒的概念，并提出热可以作功，功也可以产生热的能量等价的观念，并根据比热实验数据推出热功当量 1kcal=365kgw．m ，此文也未受重视，于是1845年自费印发了第三篇论文，且明确指出是如何计算热功当量的，是气体在等压膨胀过程中所作的功等于定压下所吸数热量与定容下所吸数的热量之差。后来称Cp-Cv=R 为Mayer公式。因为Mayer所用推理方法无法为当代人所习惯，同时又与焦耳发生谁是第一个发现能量守恒的人的争议，加上两个小孩先后夭折，一连串打击导致精神失常，在精神病院受尽折磨。
英国J.P.焦耳(Dalton的学生)，花了将近40年的时间来证明由功转换成热时，功和所产生热之比是一个恒定的值，即热功当量。从1843年发表了一系列论文描述如何测热功当量(当时并未得到重视)，到1878年得到当量值423.85 kgwm/kcal=4.154 Joule/cal与现今的标准值误差在1%之内。
与焦耳同时期时德国Hermann Von Helmholtz也对能量守恒和转换定律有著名的贡献。(原是生理学家，后成为著名数学和物理学家)。他将能量形成及守恒的概念作了一次整合。
五、第一定律的形成：
因为功能互换及能量守恒的概念在1845年左右已形成，故第一定律数学式也呼之欲出。
德国科学家R. Clausius是第一位把热力学第一运动定律用数学形式表达出来的人。在1850年，Clausius所发表论文中，此水蒸发为例，认为物体热量的增加量dQ等于物体中热量的变化dH，内功的变化dJ和外功变化dW的和，即
他把物体中存在的热，解释成物体组成粒子的动能,温度相关，而内功则是由粒子系统所定的状态函数。但因不知这两者具体表达式，而将上式写成
Clausius没有对U命名，次一年Lord Kelvin称U为内能。
六、卡诺的热机理论与第二定律的发现：
热力学第二定律的发现与提高热机效率的研究有密切的关系。蒸气机在18世纪就已发明了，1765和1782年瓦特两次改进蒸气机的设计，但效率不高。
1824年，24岁的Carnot发表著名的论文即所谓卡诺定理，对于第二定律的热机理论有重要地位，此论文提出可逆的理想引擎，及所谓的Carnot Cycle，(注意Carnot此时是主张热质说)得知理想引擎效率取决于热质在转移时，两个温度差有关。同时推论出永动机是不可能实现的，并证明此种循环是具有最大效率的循环。
在表示出第一定律的1850年Clausius论文中，他也已能量守恒和转换的观点重新验证了卡诺定理，而提出第二定律。在其1854年的论文中提到"如果没有外界作功的情况下，热永远不能由冷的物体传向热的物体"。
到了1865年第二定律概念更加成熟，熵的概念被Clausius提出，而写出另一种形式的第二定律，对于所有可逆循环过程中
几乎与Clauisus同时间，Lord Kelvin(原名W. Thomson爱尔兰人)研究Carrnot Cycle也提出第二定律，同时更由此而定出绝对温标，又称凯氏温标，K。
要求: 1、３0个ＰＰＴ左右 2、画面清晰明了 ３、相关图片不少于是10张 4、每个画面文字总数不超过80个,配备解说稿 ５、3人组成一小组 资料如下： 热力学第一定律(能量守恒定律）:英国杰出的物理学家焦耳、德国物理学家亥姆霍兹等 1、我们既不能创造，也不能消灭能量。宇宙中的能量总和一开始便是固定的，而且永远不会改变,但它可以从一种形式转化为另一种形式。一个人、一幢摩天大楼、一辆汽车或一棵青草,都体现了从一种形式转化成为另一种形式的能量。高楼拔地而起，青草的生成,都耗费了在其他地方聚集起来的能量。高楼夷为平地，青草也不复生长，但它们原来所包含的能量并没有消失,而只是被转移到同一环境的其他所在去了。我们都听说过这么一句话：太阳底下没有新鲜东西。要证实这一点你只需呼吸一下,你刚才吸进了曾经让柏拉图吸进过的５00０万个分子。 ２、宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的。熵是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位。这个名称是由德国物理学家鲁道尔夫·克劳修斯于1868年第一次造出来的。蒸汽机之所以能做功,是因为蒸汽机系统里的一部分很冷，而另一部分却很热。换一句话说，要把能量转化为功,一个系统的不同部分之间就必须有能量集中程度的差异（即温差）。当能量从一个较高的集中程度转化到一个较低的集中程度(或由较高温度变为较低温度）时,它就做了功。更重要的是每一次能量从一个水平转化到另一个水平,都意味着下一次能再做功的能量就减少了。比如河水越过水坝流入湖泊。当河水下落时，它可被用来发电，驱动水轮,或做其他形式的功。然而水一旦落到坝底，就处于不能再做功的状态了。在水平面上没有任何势能的水是连最小的轮子也带不动的。这两种不同的能量状态分别被称为“有效的”或“自由的”能量，和“无效的”或“封闭的”能量。熵的增加就意味着有效能量的减少。每当自然界发生任何事情,一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量。被转化成了无效状态的能量构成了我们所说的污染。许多人以为污染是生产的副产品，但实际上它只是世界上转化成无效能量的全部有效能量的总和。耗散了的能量就是污染。既然根据热力学第一定律,能量既不能被产生又不能被消灭,而根据热力学第二定律,能量只能沿着一个方向
热力学发展简史 “温度”贯穿我们的一生，人人都知冷暖，古代人便会钻木取火，不可否认的一个方面是为了取暖，而现在，点暖炉，空调等设备的使用也都是人们为了得到一个合适的温度以更好的生活。学了一个学期的工程热力学后发现温度对于热热力学研究起着至关重要的作用。而温度的定义以及测量可以说是热力学的开端。 在17 世纪中，虽然有些科学家对温度的测定及温标的建立，作出不同程度的贡献，提供了有益的经验和教训。但是，由于没有共同的测温基准，没有一致的分度规则，缺乏测温物质的测温特性的资料，以及没有正确的理论指导，因此，在整个17 世纪中，并没有制作出复现性好的、可供正确测量的温度计及温标。在18 世纪中，“测温学”有较大的突破。其中最有价值的是，1714 年法伦海脱所建立的华氏温标，以及1742 年摄尔修斯所建立的摄氏温标（即百分温标）。华氏温标是以盐水和冰的混合物作为基准点（0°F），而以水的冰点（32°F）及水的沸点（212°F）作为固定参考点。摄氏温标是以 水的冰点（100℃）及水的沸点（0℃）作为固定参考点及基准点，并把他们分作100等分，每个间隔定义为一度，故称之为百分温标。1749 年，该温标的基准点及固定参考点，被摄尔修斯的助手斯托墨颠倒过来，这就是后来常用的摄氏温标。 18世纪末19世纪初，随着蒸汽机在生产中的广泛应用，人们越来越关注热和功的转化问题。于是，热力学应运而生。1798年，汤普生通过实验否定了热质的存在。德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论，尤其是到了19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。 一：热力学第一定律 1．热力学第一定律的文字表述 自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种
科学思维的发展 自然科学溯源于古希腊，十五世纪时勃兴于欧洲，当时欧洲刚经历千年「黑暗时代」，文艺复兴开始，而地中海沿岸贸易兴旺，为开拓市场需要，遂推动天文、地理、数学和力学的发展。而波兰人哥白尼（Nicolas Copernicus），在一五四三年提出「日心说」，其理论经伽利略（Galileo Galilei）、开普勒（Johann Kepler）的论证与发展，使西方的自然观，由笼统、模糊的认识，进入到深入、细致的研究。十六、十七世纪，英国人培根（Roger Bacon）大力提倡「科学方法」，即通过实验、列表、比较、排除、归纳而逐步上升到公理，奠定了西方科学严谨的研究方法和传统。 与培根同时代的法国人笛卡儿（Rene Descartes），把整个自然界看作一架大机器，试图以机械运动说明自然界的一切，并且主张要从错综复杂的事物中区别出最简单事物，然后予以有秩序的研究。他的《方法谈》标示了西方知识传统的「分析还原原理」，认为总体可以分解为部分；复杂、非线性系统，也可以分解为简单线性系统来理解。故奠定了追求简单性和线性解的西方科学及人文思维基础。 英国人牛顿（Sir Issac Newton）在一六八六年提出《自然哲学的数学原理》巨著，创立了以「万有引力」及「运动三定律」为基础的古典力学。他把整个自然界描述成一个秩序井然的大机械钟，只要这个钟上紧发条，便能自动运转，但这机械论仍要请上帝做「第一推动」，为这大钟上紧发条。到十八世纪下半叶，由国家支持的科学机构已在欧美各国普遍建立，故自然科学分门别类而迅速发展，十九世纪自然科学由分门别类的材料收集，进到对经验材料的综合整理和理论概括。 在牛顿的古典力学基础上，热力学大师克劳修斯（Rudolf Julius Emmanuel Clausius）在一八六七年提出热力学第二定律，说明一个孤立系统，总由有序而朝向均匀、简单、消灭差别的无序方向发展，即「熵」（entropy）增加，从而得出「宇宙总体走向退化、死亡」的结论。 热力学的基本定律 热力学是专门探讨能量内涵、能量转换以及能量与物质间交互作用的科学，尤其专注在系统与外在环境间能量的交互作用，是结合工程、物理与化学的一门学问。早期物理中，把研究热现象的部分称为热物理，后来称为热学，近代则称之为热力学，被许多理工相关科系列为必修的基础课程。许多工程科学都是由热力学所衍生的或与其有密切关联，例如热传学、流体力学、材料科学等。 顾名思义，热力学和「热」有关，和「力」也有关。广义而言，热力学主要是研究有关能量的科学，因此物质的特性也是其必须探讨的范围。热力学的应用范围很广，主要包括：引擎、涡轮机、压缩机、帮浦、发电机、推进器、燃烧系统、冷冻空调系统、能源替代系统、生命支持系统及人工器官等。 热是一种传送中的能量。物体的原子或分子透过随机运动，把能量由较热的物体传往较冷的物体。
第四章热力学和统计物理学的发展 教学目的和要求: 掌握:几种温标的建立;热力学三定律的发现过程及内容;在分子运动论的建立中,克劳修斯作出的贡献;麦克斯韦,玻尔兹曼对统计力学的建立作出的贡献. 熟悉:计温学与量热学的发展;关于热的本质的学说的发展; 了解:气体运动定律;了解克劳修斯是如何得到熵概念和熵增加原理的; 教学重点,难点: 几种温标的建立;热力学三定律的发现过程及内容;在分子运动论的建立中,克劳修斯作出的贡献;麦克斯韦,玻尔兹曼对统计力学的建立作出的贡献 教学内容: §1.热学现象的初期研究 一蒸汽机的发明 1690年巴本(Frnid Papin,1647-1712,法国,惠更斯助手)首先制成带有活塞和汽缸的实验性蒸汽机; 1698年,托马斯萨维里(Thomas Savery,1650-1715,英国军事工程师)制成一具蒸汽水泵; 1705年,托马斯纽可门(Thomas Newcomen,1663-1729,英国铁匠)在萨维里和巴本的基础上,研制了一个带有活塞的封闭的圆筒汽缸,活塞通过一杠杆和一排水泵相连.是一个广义的把热转变为机械力的原动机,是蒸汽机最早的雏形.并真正有效地应用于矿井排水.但活塞的每次下降都必须将整个汽缸和活塞同时冷却,热量的损失太大. 1769年,詹姆斯瓦特(James Watt,1736-1819,法国,格拉斯哥大学仪器维修工)改进了纽可门机,把冷凝过程从汽缸内分离出来,即在汽缸外单独加一个冷凝器而使汽缸始终保持在高温状态. 1782年,又制造出了使高压蒸汽轮流的从两端进入汽缸,推动活塞往返运动的蒸汽机,使机器运作由断续变连续,从而蒸汽机的使用价值大大提高,导致了欧洲的工业革命. 1785年,热机被应用于纺织; 1807年,热机被美国人富尔顿应用于轮船; 1825年被用于火车和铁路. 二计温学的发展 (一)温度计的设计与制造 1603年,伽利略制成最早的验温计:一只颈部极细的玻璃长颈瓶,倒置于盛水容器中,瓶中装有一半带颜色的水.随温度变化,瓶中空气膨胀或收缩.
第1章绪论 本章目的 了解化工热力学的过去，现在和将来 本章主要内容 （1） 简要发展史 （2） 化工热力学的主要内容 （3） 化工热力学研究方法及其发展 （4） 化工热力学的重要性 1.1热力学发展简史 了解热力学研究是从温度、热的研究开始的，结合蒸汽机的发明，为热机的设计和使用，一开始就与工程紧密结合。 热力学三个定律的提出为能与功的转换作出定性及定量的指导，并发展为工程热力学。与化学相结合，产生了化学热力学，增加了化学变化的内容。与化学工程相结合，产生了化工热力学，特别是增加了相平衡内容。 1.2 化工热力学主要内容 化工热力学包括： （1） 一般热力学中基本定律和热力学函数。 （2） 化学平衡和相平衡，特别是各种相平衡计算，即不同条件下各相组成关系。 （3） 能量计算，不同温度、压力下焓的计算。 （4） 部分工程热力学内容，例如冷冻。 （5） 为进行上述运算，需要P-V-T关系、逸度、活度等关系。 为进行化工热力学及化学工程计算，需要大批热力学及传递性质数据，因此有关的内容形成了化工热力学的一个分支－化工数据。 1.3 化工热力学的研究方法及其发展 注意：化工热力学研究过程中有经典热力学和分子热力学之外，前者不研究物质，不考虑过程机理，只从宏观角度研究大量分子组成的系统，达到平衡时表现的宏观性质。大体上是从某种宏观性质计算另外一些宏观性质，或以经验、半经验方程为基础，用实验值进行回归以便内插计算。 分子热力学是从微观角度应用统计的方法，研究大量粒子群的特性，将宏观性质看作是微观的统计平均值。由于理论的局限性，统计力学及数学上的困难，目前使用还是局部的或近似的。 两者难于严格区分，互相渗透，本课程还是以经典热力学方法为主，但也利用分子热力
第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。
工程热力学(第五版_)课后 习题答案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 83140==M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝kg m /3 v 1= ρ＝3/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量
)1122(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m= 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝ 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3，充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃
热力学发展简史 “温度”贯穿我们的一生,人人都知冷暖,古代人便会钻木取火,不可否认的一个方面就是为了取暖,而现在,点暖炉,空调等设备的使用也都就是人们为了得到一个合适的温度以更好的生活。学了一个学期的工程热力学后发现温度对于热热力学研究起着至关重要的作用。而温度的定义以及测量可以说就是热力学的开端。 在17 世纪中, 虽然有些科学家对温度的测定及温标的建立,作出不同程度的贡献,提供了有益的经验与教训。但就是, 由于没有共同的测温基准,没有一致的分度规则,缺乏测温物质的测温特性的资料, 以及没有正确的理论指导,因此,在整个17 世纪中,并没有制作出复现性好的、可供正确测量的温度计及温标。在18 世纪中,“测温学”有较大的突破。其中最有价值的就是,1714 年法伦海脱所建立的华氏温标,以及1742 年摄尔修斯所建立的摄氏温标(即百分温标)。华氏温标就是以盐水与冰的混合物作为基准点(0°F),而以水的冰点(32°F)及水的沸点(212°F)作为固定参考点。摄氏温标就是以 水的冰点(100℃)及水的沸点(0℃)作为固定参考点及基准点,并把她们分作100等分,每个间隔定义为一度,故称之为百分温标。1749 年,该温标的基准点及固定参考点,被摄尔修斯的助手斯托墨颠倒过来,这就就是后来常用的摄氏温标。 18世纪末19世纪初,随着蒸汽机在生产中的广泛应用,人们越来越关注热与功的转化问题。于就是,热力学应运而生。1798年,汤普生通过实验否定了热质的存在。德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点,这就是热力学第一定律的第一次提出。在热力学第一定律提出之前,人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论,尤其就是到了19世纪早期,不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造,因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来,之后不再需要任何动力与燃料,却能自动不断地做功。直至热力学第一定律发现后,第一类永动机的神话才不攻自破。 一:热力学第一定律 1.热力学第一定律的文字表述 自然界一切物体都具有能量,能量有各种不同形式,它能从一种
第四章 4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ,其容积增大为1102v v =,压力降低为8/12p p =,设比热为定值,求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓与熵的变化。 解:热力系就是1kg 空气 过程特征:多变过程) 10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(== v v p p n ＝0、9 因为 T c q n ?= 内能变化为 R c v 2 5= ＝717、5)/(K kg J ? v p c R c 5 727==＝1004、5)/(K kg J ? =n c ==--v v c n k n c 51＝3587、5)/(K kg J ? n v v c qc T c u /=?=?＝8×103J 膨胀功:u q w ?-=＝32 ×103 J 轴功:==nw w s 28、8 ×103 J 焓变:u k T c h p ?=?=?＝1、4×8＝11、2 ×103J 熵变:12ln 12ln p p c v v c s v p +=?＝0、82×103)/(K kg J ? 4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=,1501=t ℃,进行下列过程: (1)可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=; (2)不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=,K T 3002=; (3)可逆等温膨胀到MPa p 1.02=; (4)可逆多变膨胀到MPa p 1.02=,多变指数2=n ; 试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化,并将各过程的相对位置画在同一张v p -图与s T -图上 解:热力系1kg 空气 （1） 膨胀功:
])1 2(1[111k k p p k RT w ---=＝111、9×103J 熵变为0 (2))21(T T c u w v -=?-=＝88、3×103J 1 2ln 12ln p p R T T c s p -=?＝116、8)/(K kg J ? (3)21ln 1p p RT w =＝195、4×103)/(K kg J ? 2 1ln p p R s =?＝0、462×103)/(K kg J ? (4)])1 2(1[111 n n p p n RT w ---=＝67、1×103J n n p p T T 1)1 2(12-=＝189、2K 1 2ln 12ln p p R T T c s p -=?＝－346、4)/(K kg J ? 4-3 具有1kmol 空气的闭口系统,其初始容积为1m 3,终态容积为10 m 3,当初态与终态温度 均100℃时,试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为:(1)可逆定温膨胀;(2)向真空自由膨胀。 解:(1)定温膨胀功===1 10ln *373*287*4.22*293.112ln V V mRT w 7140kJ ==?1 2ln V V mR s 19、14kJ/K (2)自由膨胀作功为0 ==?12ln V V mR s 19、14kJ/K 4－4 质量为5kg 的氧气,在30℃温度下定温压缩,容积由3m 3变成0.6m 3,问该过程中工质 吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓、熵变化各为多少？ 解:===3 6.0ln *300*8.259*512ln V V mRT q －627、2kJ 放热627、2kJ 因为定温,内能变化为0,所以 q w = 内能、焓变化均为0
化学热力学的发展简史 姓名：xx 学号：xx 1 引言 化学热力学是物理化学中最早发展起来的一个分支学科，主要应用热力学原理研究物质系统在各种物理和化学变化中所伴随的能量变化、化学现象和规律，依据系统的宏观可测性质和热力学函数关系判断系统的稳定性、变化的方向和限度。化学热力学的基本特点是其原理具有高度的普适性和可靠性.对于任何体系,化学热力学性质是判断其稳定性和变化方向及程度的依据。也就是说,相平衡、化学平衡、热平衡、分子构象的稳定性、分子间的聚集与解离平衡等许多重要问题都需要用化学热力学的原理和方法进行判断和解决。化学热力学的研究范畴决定了它与化学乃至化学学科以外的其他学科具有很强的交叉渗透性。化学热力学在化学学科的发展中发挥着不可替代的重要作用,与其他学科的发展相互促进。热力学的历史始于热力学第一定律，100多年来，化学热力学有了很大的发展和广阔的应用。 2 化学热力学的筑基 化学热力学的主要理论基础是经典热力学。19世纪上半叶，作为物理学的巨大成果，“能”的概念出现了; 人们逐渐认识到热只是能的多种可互相转换的形式之一，科学家意识到了统治科学界百年之久的“热质说”是错误的，于是热力学应运而生。19世纪中叶，人们在研究热和功转换的基础上，总结出热力学第一定律和热力学第二定律，解决了热能和机械能转换中在量上的守恒和质上的差异。1873-1878年，吉布斯进一步总结出描述物质系统平衡的热力学函数间的关系，并提出了相律。20世纪初，能斯特提出了热定理，使“绝对熵”的测定成为可能。为了运用热力学函数处理实际非理想系统，1907 年，路易斯提出了逸度和活度的概念%至此，经典热力学建立起完整的体系。 2.1 Hess定律 俄国的赫斯很早就从化学研究中领悟了一些能量守恒的思想。1836年，赫斯向彼得堡科学院报告: “经过连续的研究，我确信，不管用什么方式完成化合，由此发出的热总是恒定的，这个原理是如此之明显，以至于如果我不认为已经被
热力学发展史 201313020406 孙厚齐 化学是论述原子及其组合方式的科学。人们最初考察化学反应时，是把反应物放在一起，经加热等手段，然后分析得到些什么产物，后来根据原子分子假说，有了“当量”的概念，建立了反应物与产物之间的一定联系。人们根据化学组分随条件的变化，发现了质量作用定律，引伸出化学平衡常数。运用热力学定律，人们开始掌握从热力学函数去计算化学平衡常数的方法，并且可以对化学反应的方向作出判断，诞生了化学热力学。 热力学是物理化学和热力学的一个分支学科，它主要研究物质系统在各种条件下的物理和化学变化中所伴随着的能量变化，从而对化学反应的方向和进行的程度作出准确的判断。化学热力学的核心理论有三个：所有的物质都具有能量，能量是守恒的，各种能量可以相互转化；事物总是自发地趋向于平衡态；处于平衡态的物质系统可用几个可观测量描述。化学热力学是建立在三个基本定律基础上发展起来的。热力学第一定律就是能量守恒和转化定律，它是许多科学家实验总结未来的。一般公认迈尔于1842年首先提出普遍“力”的转化和守恒的概念。焦耳1840～1860 年间用各种不同的机械生热法，进行热功当量测定，给能量守恒和转化概念以坚实的实验基础，从而使热力学第一定律得到科学界的公认。热力学第一定律给出了热和功相互转化的数量关系。为了提高热机效率，1824 年卡诺提出了著名的卡诺定理。为了进一步阐明卡诺定理，1850年克劳修斯提出热力学第二定律。1851 年开尔文认为：“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他变化”，相当于摩擦生热过程的不可逆性。除上述两种说法外，热力学第二定律还有几种不同的叙述方式，它们之间是等效的。1912年，能斯脱提出热力学第三定律，即绝对温度的零点是不可能达到的。其他科学家还提出过几种不同表述方式，其中1911 年普朗克的提法较为明确，即“与任何等温可逆过程相联系的熵变，随着温度的趋近于零而趋近于零”。这个定律非常重要，为化学平衡提供了根本性原理。吉布斯给出了热力学原理的更为完美的表述形式，用几个热力学函数来描述系统的状态，使化学变化和物理变化的描述更为方便和实用。他发表了著名的“相律”，对相平衡的研究起着重要的指导作用。20世60年代，昂萨格和普里戈金等都为热力学理论的重大进展作出杰出的贡献。热力学理论对一切物质系统都适用，具有普遍性的优点。这些理论是根据宏观现象得出的，因此称为宏观理论，也叫唯象理论。热力学所根据的基本规律就是热力学第一定律、第二定律和第三定律，从这些定律出发，用数学方法加以演绎推论，就可得到描写物质体系平衡的热力学函数及函数间的相互关系，再结合必要的热化学数据，解决化学变化、物理变化的方向和限度，这就是化学热力学的基本内容和方法。 经典热力学是宏观理论，它不依赖于物质的微观结构。分子结构理论的发展和变化，都无需修改热力学概念和理论并且它只处理平衡问题而不涉及这种平衡状态是怎样达到的，只需要知道系统的起始状态和终止状态就可得到可靠的结果，不涉及变化的细节，所以不能解决过程的速率问题。热力学理论已经解决了物质的平衡性质问题，但是关于非平衡现象，现有的理论还是初步的，有待进一步研究。热力学三大定理可谓物理化学的经典。每条定律的提出都经过了相当长的历史：热力学的基本定律之一，是能量守恒和转换定律的一种表述方式。热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。它的另一种1850 年进行的热功当
物理化学研究内容及其发展史 摘要: 物理化学是化学学科的理论理论基础。物理化学是以物理的原理 和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体 系中特殊规律的学科。随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗 透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准 确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科。物理化学的研究在各 个方面的应用越来越广泛。[1]物理化学是一门发展潜力很大的学科！ 关键词: 物理化学，发展，学科形成，前景 物理化学是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为， 发现并建立化学体系中特殊规物理化学律的学科。随着科学的迅速发展和各门 学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在 着难以准确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科，例如物理有机化学、 生物物理化学、化学物理等。物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联系， 例如冶金学中的物理冶金实际上就是金属物理化学。 1 物理化学简介 1.1建立化学体系中特殊规律的学科 化学学科的发展经历了若干个世纪。而物理化学则是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科。[1]物理化学是化学学科的理论基础，它从物质的物理现象与化学现象的联系入手，去探求化学变化的基本规律。 [2] 一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：化学体系的宏观平衡性质以热力学的三个基本定律为理论基础，研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。在这一情况下，时间不是一个变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学热力学。溶液、胶体和表面化学。 1.2物理化学发展的新阶段 化学体系的微观结构和性质以量子理论为理论基础，研究原子和分子的结构，物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性的规律性。属于这方面的物理化学分支学科有结构化学和量子化学。化学体系的动态性质研究由于化学或物理因素的扰动而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。在这一情况下，时间是重要的变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。物理化学被认为一门实验与理论并重的科学，基于物理理论的计算已成为化学不可缺少的组成部分，标志着物理化学发展进入了新的阶段。[3]
燃烧科学的发展简史 Prepared on 22 November 2020
燃烧科学的发展简史 姓名：xx学号：xx 1引言 燃烧现象是物理过程与化学过程复杂的相互作用的结果,它涉及许多学科,如化学反应动力学,热力学,气体动力学,传热学,光谱学等,由于燃烧现象的极端复杂性,发展速度缓慢。但在两次世界大战之间,特别是在过去50年中,一方面由于喷气发动机,包括火箭发动机的迅速发展。另一方面由于能源危机和大气污染的日益严重,使燃烧科学与技术的研究和开发工作受到很大冲击,从而使燃烧科学与技术获得了空前的发展。 2燃烧科学的起源 在中国,虽然燃烧现象的发现和应用远远早于欧洲,为人类作出了很大贡献,但是燃烧作为一门科学，起步比其他国家稍晚。恩格斯在《自然辩证法》一书中曾说：“人们只有在学会摩擦起火之后，才第一次使无穷无尽的自然力替自己服务”。到18世纪中叶，科学相对进步的欧洲仍然被错误的“燃素说”所统治。“燃素说”是德国化学家斯塔尔在《化学基础》一书中提出“火的微粒由燃素构成，物质燃烧释放出燃素，有些物质不能燃烧是因为缺少燃素”的观点，这种观点通知了欧洲将近一百年的时间。18世纪80年代，法国化学家拉瓦锡先后在“燃烧理论”和“化学纲要”两部着作中对燃烧进行了合理解释，首次提出燃烧是一种“氧化反应”的观点，俄罗斯科学家罗蒙诺索夫根据实验结果也得到了相同的结论。至此，人类才对燃烧有了真正的认识。 3燃烧科学迅速崛起 19世纪中叶，工业革命的成功促使了化学工业的蓬勃发展，分子学说的建立，使得人们开始使用热化学及热力学的方法来研究燃烧现象，相继发现了燃烧热，绝热燃烧温度，燃烧产物平衡成分等燃烧特性。20世纪初期，苏联化学家谢苗诺夫和美国科学家刘易斯等发现燃烧具有分支连锁反应的特点。20世纪20年代，前苏联科学家则利多维奇，弗兰克卡梅涅茨基及美国的刘易斯等人又进一步发现燃烧过程是化学动力学与传热，传质等等物理因素的相互作用的过
热力学发展史阅读感想 廖瑞杰 (北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100191) “热”这一个字伴随着人类的发展，人们对热的本质及热现象的认识经历了一个漫长的、曲折的探索过程。在古代，人们就知道冷与热的差别，能够利用摩擦生热、燃烧、传热、爆炸等热现象，来达到一定的目的。温度对于热力学研究起着至关重要的作用。温度的定义以及测量是热力学的开端，三个热力学基本定律的发现是贯穿热力学发展史的线索。 在17 世纪中，虽然有些科学家对温度的测定及温标的建立，作出不同程度的贡献，提供了有益的经验和教训。但是，由于没有共同的测温基准，没有一致的分度规则，缺乏测温物质的测温特性的资料，以及没有正确的理论指导，因此，在整个17 世纪中，并没有制作出复现性好的、可供正确测量的温度计及温标。在18 世纪中，“测温学”有较大的突破。其中最有价值的是，1714 年法伦海脱所建立的华氏温标，以及1742 年摄尔修斯所建立的摄氏温标（即百分温标）。华氏温标是以盐水和冰的混合物作为基准点（0°F），而以水的冰点（32°F）及水的沸点（212°F）作为固定参考点。摄氏温标是以 水的冰点（100℃）及水的沸点（0℃）作为固定参考点及基准点，并把他们分作100等分，每个间隔定义为一度，故称之为百分温标。1749 年，该温标的基准点及固定参考点，被摄尔修斯的助手斯托墨颠倒过来，这就是后来常用的摄氏温标。 18世纪末19世纪初，随着蒸汽机在生产中的广泛应用，人们越来越关注热和功的转化问题。于是，热力学应运而生。1798年，汤普生通过实验否定了热质的存在。德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论，尤其是到了19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。一：热力学第一定律 1．热力学第一定律的文字表述 自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量保持不变。该定律就称为热力学第一定律，也称为能量转换与守恒定律，这一定律也被表示为：第一类永动机（不消耗任何形式的能量而能对外做功的机械）是不能制作出来的。 2.热力学第一定律建立的成因 １）理论——迈尔 迈尔是明确提出“无不能生有”，“有不能变无”的能量守恒与转化思想的第一人。而这理论正是建立热力学第一定律的基础。
7-1当水的温度t=80℃，压力分别为、、、及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解：查表知道t=80℃时饱和压力为。 因此在、、、及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为kg，kJ/kg，335 kJ/kg，kJ/kg，kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝m3/kg u``= h``－pv``= kJ/kg u`＝h`－pv`= kJ/kg s``= kJ/ s`＝kJ/ hx＝xh``+(1-x)h`= kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`= kJ/ 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝kg v`＝m3/kg h``＝kg h`= kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： 解之得： x= 比容：vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。 解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝kg 饱和压力。 刚性容器中水的比容： ＝m3/kg NANCHANG UNIVERSITY 学院：理学院系物理系 专业班级：物理学141班 学生姓名：刘志峰学号：5502114003 热发展简述 热学发展史实际上就是热力学和统计物理学的发展史。 人类对热现象的观察和研究一直都有，在十七世纪末到十九世纪中叶累积了大量的试验与观察的结果，并制造出蒸汽机，并对“热”的本质展开研究与争论。 大约在1593年，伽利略发明温度计，可以对冷热程度进行定量分析了。法国科学家雷伊对温度计进行改进。丹麦学者罗默，德国人海伦华特，瑞典天文学家摄尔修斯等对温度标准进行研究和改进，最终我们使用的摄氏温标由法国人克利斯廷在1743年首先采用。150年里温度计逐渐完善，为热学研究提供了坚实的基础。 蒸汽机在人类发展中可谓是举足轻重的地位。德国人巴本和英国人萨弗里，纽可门是蒸汽机的实际发明人。但早期的蒸汽机效率极差，苏格兰发明家瓦特改进了蒸汽机，使其大范围应用。 18世纪中叶以前，人们长久以来对温度和热量的概念混淆不清，多数人认为物体冷热的程度代表着物体所含热量的多寡。人们长久以来对温度和热量的概念混淆不清，多数人认为物体冷热的程度代表着物体所含热量的多寡。英国化学教授布莱克，成功地澄清了热量和温度这两个概念，同时提出相变时潜热的概念，并暗示出不同物质具有不同的“热容量”，而他的学生而弯更是正确的提出了热容量的概念。1777年，化学家拉瓦锡和拉普拉斯设计了一个所谓“拉普拉斯冰量热器”，可以正确测出热容量和潜热。1784年麦哲伦引进潜热的术语，同一时期威尔克提出若把水的比热定为1，则可以定出其他物质的比热，但是在这段期间人们依然认为热是一种物质是正确的。1797年伦福徳伯爵在慕尼黑监督大炮钻孔，发现热是因摩擦而产生，因而断言热不是物质而来自运动。1799年英国化学家戴维在维持冰点的真空容器中进行摩擦试验，发现即使是两块冰相互摩擦也有部分冰溶化为水，所以他认为摩擦引起物体微粒的震动，而这种振动就是热。虽然有伦福和戴维教授极力否定热是一种物质的说法，但是仍无法改变人们认为热是一种物质的概念。直到十九世纪中叶后，卡诺死后50年其理论才被人们重视，加上德国梅耶医师和英国物理学家焦尔的努力才改变了人们的观念，促使了第一定律和第二定律成熟地产生。 迈尔是德国的医生，但他对行医兴趣不大。他没有实验设备，更没有从当代物理学家取得任何帮助，是一个独立的研究工作者。迈尔在科学研究上投入众多，虽然第一个完整地提出了能量转化与守恒原理，但是在他的著作发表的几年内，不仅没有得到人们的重视，反而收到一些著名物理学家的反对。因为他所用的推理方法无法为当代人所接受，同时又与焦耳 物理化学发展史 201013020427 杨艳艳 摘要：从物理化学这个概念被提出至今已有200多年的历史，物理化学发展至今已经涵盖了多个领域。物理化学的发展，其中经历了怎样的变迁，一代代的物理化学家们又是如何将物理化学这门学科从无到有发展起来的。本文将就物理化学发展史做一个简单的概述。关键词：物理化学；探索史；发展史 物理化学是以物理原理和实验技术为基础，研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科。涵盖了从微观到宏观对物质结构与特质的关系规律、化学过程机理及其控制的研究。它是化学以及在分子层次上研究物质变化的其他学科的理论基础。随着科学的迅速发展和各学科之间的相互渗透，逐步形成了若干分支学科：化学热力学、化学动力学、结构化学、液体界面化学、催化化学、电化学、量子化学等。 1物理化学提出之前的探索之路 1.1 关于原子一分子学说 1803—1804年道尔顿提出原子学说，建立“化学原子论”的实验基础: 1803年道尔顿根据长期观测大气组成发现分压定律，认为物质都是由无数微粒组成，不同物质的微粒有不同大小和不同重量，主张用相对重量表示微粒的重量, 这种微粒就叫做原子。原子的叫法是他借用古希腊的哲学原子说。他与哲学原子说的不同在于他使得原子学说有了定量描述, 他提出了世界上第一张原子量表；此外, 他并没有在著作中强调原子的不可再分性,而哲学原子说却十分强调这种不可再分性(故称原子)。问题就在于此, 道尔顿既借用哲学原子说将微粒叫做原子, 虽没强调其不可再分性, 但也没强调其可再分性, 而原子的本来含义就是指的不可再分性, 所以道尔顿的化学原子论在事实上认为原子是不可再分的。180 4年道尔顿发现倍比定律并用原子学说给予成功的解释, 为原子学说找到间接的实验基础而得以确立。原子论促成化学从杂乱无章的定性的描述化学阶段发展到定量的解释学的近代化学阶段, 这正是物理化学作为边缘学科不同于其它化学分支之处。原子论体现了物理化学的学科特点, 为物理化学的形成和发展提供了一个胚芽或基础。1864年元素周期表(系)的发现标志着原子学说的成熟, 并为物理化学的形成奠定了坚实的理论基础。 1811年阿佛加德罗提出分子假说: 他根据盖吕萨克“气体反应体积定律”进行合理推论, 引入“分子”概念, 认为原子是物质参加化学反应的最小质点；而分子是物质保持原有一切化学性质的最小质点，分子由原子组成。他同时还提出“同温同压同体积的气体含有同数目的分子”, 即阿佛加德罗定律。此外, 1814年安培也提出了分子假说。经过1827年布朗运动的发现和1860年康尼查罗及1864年L.迈耶尔对分子学说的论证和宣传，分子学说得以公认，成为物 热力学发展史 徐洪琳1 （1材料科学与工程学院应用化学1001，绵阳621010） 摘要：热力学是研究热能与其他形式能量的转换规律的科学，着重阐述工质的热物性、基本热力过程和动力基本循环中的热功转换规律，最终找出提高能量利用效率的途径。本文主要介绍热力学以及热力学几大定律的发展简 史。 关键词：热力学；发展史；能量 History of Thermodynamics Honglin Xu （School of Materials Science and Engineering, Applied Chemistry Class1001，Mian Y ang 621010；） Abstract：Thermodynamics is a science that researches about transition rule of heat energy and other kinds of energy, and it focuses on expounding the Thermal physical property of experimental, typical thermodynamic processes and transition rule of dynamic basic cycle, and final find out the way to improve energy efficiency. This paper mainly introduces the thermodynamics and its history. Keywords：Thermodynamics；history；energy 热物理学是整个物理学理论的四大柱石之一，热力学是热学理论的一个重要组成部分，也就是热现象的宏观理论。热力学主要是从宏观角度出发按能量转化的观点来研究物质的热性质，热现象和热现象所服从的规律。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。为此，了解热力学的发展简史，对学习热力学理论有一定的帮助。 1 人们对热力学认识发展史 1.1古代 古代人类早就学会了取火和用火，但是后来才注意探究热、冷现象本身，直 到17世纪末还不能正确区分温度和热量这两个基本概念的本质。在当时流行的" 热质说"统治下，人们误认为物体的温度高是由于储存的热质数量多。 1.2十八世纪 1709～1714年华氏温标和1742～1745年摄氏温标的建立，才使测温有了公认的标准。随后又发展了量热技术，为科学地观测热现象提供了测试手段，使热 学走上了近代实验科学的道路。热学发展简述
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