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The first law of thermodynamics 热力学第一定律（20）Thermodynamics is a macroscopic science, and at its most fundamental level, is the study of two physical quantities, energy and entropy. Energy may be regarded as the capacity to do work, whilst entropy maybe regarded as a measure of the disorder of a system. Thermodynamics is particularly concerned with the interconversion of energy as heat and work.热力学是一门宏观的科学，它在最基本的水平上对能量和熵两个物理量进行了研究。
能量可以认为是做功的能力，而熵是一个体系混乱度的测量。
能量以热和功的形式所进行的相互转变是热力学特别关心的。
In the chemical context, the relationships between these properties may be regarded as the driving forces behind chemical reactions. Since energy is either released or taken in by all chemical and biochemical processes, thermodynamics enables the prediction of whether a reaction may occur or not without need to consider the nature of matter itself.在化学范围中，这些性质之间相互关系可以认为是化学反应的驱动力。
熱力學熱力學(thermodynamics)可以被定義成與能量有關的科學。
在工程中常常需要應用到熱力學知識，例如在工程師設計及製造蒸汽廠，以做為動力來源或輪機引擎，使它成為現代飛機的推進器，為了要設計這些設備，他們必須對熱力學有一整體的認識並能夠去應用它。
熱力學可被認為是一門工程科學，由於能量的使用及轉換在現代社會中是必須的，所以在工程師的教育中，熱力學的知識是不可或缺的。
熱力學絕大部分是在考慮將熱轉換成功，所謂熱（heat），事實上就是熱能，經由燃料的燃燒或核子反應爐，熱能可以被釋放出來。
某些熱能可以被傳遞成熱以被轉換成為功，功則可能以旋轉軸所形成的動力，或飛機引擎所產生的推力型式出現。
可以對熱力學作ㄧ更適切的定義：熱力學是一門與熱能轉變成機械功有關的工程科學。
為了要分析熱功轉換，狀況下流體的行為，而且熱傳遞主要是由於溫度差異，所以也必須了解熱傳遞。
熱力學的發展在本世紀初期，熱的觀念引起極大的爭論，較受歡迎的是，將熱當成一種無色無味的流體，並稱之為“Caloric”，當一物體充滿“Caloric”時，他變成飽和。
後來，卡諾從熱的觀念提出只要是引擎必有熱的損耗，在1824年，卡諾（Carnot）並明確地陳述所謂的熱力學第二定律的觀念；就是熱機的熱效率必低於100％。
在西元1840年，焦耳（Joule）作了精確的實驗發現：熱並不是流體，而是一種型式能量，因此熱也能轉換成其他型式的能量。
這項結果導致熱力學第一定律（能量守恆）能夠被發現。
更特別的是，由熱力學第一定律，我們知道在一引擎中，熱可轉換為功或功可因摩擦轉為熱，因此在工程熱力分析中，第一及第二定律可視為熱力學的基礎。
西元1848年，克耳文（Kelvin）利用卡諾有關熱機熱效率的結論提出絕對溫標的觀念，絕對溫標是以攝氏溫標作基礎並命名為克氏溫標以紀念其貢獻。
克耳文也是第一個將這門科學定義為熱力學的人。
對英國工程師而言，威廉冉肯（Rankine）是第一個將工程熱力學寫成教科書的人，名為「蒸汽機和其他主要動力機手冊」（Manual of Steam Engine and other Prime Movers），首先於西元1859年出版，直到20世紀初仍在出版。
Laws of Thermodynamics热力学定律热力学定律是研究能量转化和热量传递的基本原理。
它们是热力学的基石，对于我们理解自然界中的能量转化过程至关重要。
本文将介绍热力学定律的基本概念和应用。
第一定律：能量守恒定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，指出能量在系统中的转化是守恒的。
换句话说，能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
这个定律可以通过一个简单的例子来说明。
假设我们有一个封闭的容器，容器内有一定量的气体，我们对其施加压力，使气体发生压缩。
根据能量守恒定律，我们知道气体的内能会增加，而外界对气体所做的功将等于内能的增加。
这个例子展示了能量从一种形式（机械能）转化为另一种形式（内能）的过程。
第二定律：热力学箭头热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一。
它提供了一个方向，指示能量转化的过程是否可逆。
根据第二定律，自然界中的能量转化过程总是趋向于无序化，即熵的增加。
熵是一个描述系统无序程度的物理量。
根据第二定律，熵在一个孤立系统中永远不会减少，只会增加或保持不变。
这意味着自然界中的能量转化过程总是朝着更高的熵方向进行。
一个常见的例子是热量的传递。
热量从高温物体传递到低温物体，这是一个不可逆的过程。
根据第二定律，热量不会自动从低温物体传递到高温物体，因为这将导致熵的减少，与第二定律相矛盾。
热力学第二定律也可以用来解释为什么一些过程是不可逆的。
例如，将热量转化为有用的机械功是不可逆的，因为这将导致熵的减少。
这也解释了为什么热机的效率有限，无法达到100%。
第三定律：绝对零度不可达热力学第三定律，也被称为绝对零度不可达定律，指出在有限次过程中无法将物体冷却到绝对零度。
绝对零度是热力学温标的零点，对应于-273.15摄氏度。
根据第三定律，当温度趋近于绝对零度时，熵趋于一个最小值，但不会达到零值。
因此，无论经过多少次过程，无法将物体冷却到绝对零度。
这个定律的重要性在于它限制了能量转化的极限。
