下载文档原格式
热力学发展简史热力学是研究能量转化与传递规律的科学，它的发展历程可以追溯到18世纪末的工业革命时期。
本文将从热力学的起源开始，介绍其发展的里程碑事件，包括热力学定律的提出和热力学的应用领域。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪末，当时工业革命推动了工业化进程，人们开始关注能量转化与传递的问题。
最早的研究者之一是英国物理学家约瑟夫·布莱克（Joseph Black），他在1761年提出了“拉蒙德热量守恒定律”，为热力学的发展奠定了基础。
2. 热力学定律的提出2.1 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学的基本原理之一。
它由德国物理学家朱尔斯·冯·迈耶（Julius von Mayer）和赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）于19世纪中叶独立提出。
该定律表明，能量在系统中的总量是恒定的，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但不能被创造或销毁。
2.2 热力学第二定律热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它揭示了能量转化的方向性。
根据第二定律，热量不会自发地从低温物体转移到高温物体，而是相反的。
这个定律由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）和威廉·汤姆孙（William Thomson）于19世纪提出，并且被称为热力学中的“不可逆性原理”。
3. 热力学的应用领域热力学的发展不仅仅是理论上的突破，还在许多实际应用领域起到了重要作用。
3.1 工程热力学工程热力学是热力学在工程实践中的应用，它研究了能量转化与传递在工程系统中的应用。
例如，汽车发动机、电力站和制冷设备等都是工程热力学的研究对象。
通过研究工程热力学，人们可以优化能源利用和提高能源效率。
3.2 生物热力学生物热力学是热力学在生物学领域的应用，它研究了生物体内能量转化与传递的规律。
生物热力学的研究对于理解生物体的能量代谢、生物体温调节和生物体运动等方面非常重要。
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，但也利用分子热力学内容。
1.4 化工热力学的重要性化工热力学是定性的学科，更是定量的学科。
化工热力学在化工设计（计算）中物料衡算、热量衡算及各种计算中必不可少。
本章总结学习本课程后，应再返回绪论，重新认识化工热力学，也可自己对化工热力学作出总结。
综述工程热力学和传热学在机制专业应用及发展趋势工程学院10机制4班关德彪30510403 摘要：工程热力学是热力学最先发展一个分支，它关键研究热能和机械能和其它能量之间相互转换规律及其应用，是机械工程关键基础学科之一。
而传热学是研究热量传输规律，研究不一样温度物体或同一物体不一样部分之间热量传输规律学科。
在机件冷、热加工过程中包含有大量复杂热传输过程。
Abstract: Engineering thermodynamics is one of the earliest development branch of thermodynamics, It mainly studies the heat energy and mechanical energy and other energy between the rule of their conversion to each other and their applications, is one of the important basic subject of mechanical engineering. And heat transfer is a subject which studys of heat transfer law, and the heat transfer law between the object with different temperature or different parts of the same one. In parts of the cold and hot working process contains a large number of complex heat transfer process.关键词：工程热力学传热学应用发展1、什么是工程热力学和传热学工程热力学是热力学工程分支，也是热力学最先发展一个分支，它关键研究能量转换，尤其是热能转化成能规律和方法，和提升转化效率路径。
热力学发展简史热力学是一门研究能量转化和传递规律的科学，它的发展可以追溯到18世纪末。
本文将从热力学的起源开始，逐步介绍热力学的发展历程，包括热力学定律的提出、熵的概念的引入以及热力学在不同领域的应用等。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪末。
当时，人们对于热的本质和热现象的规律知之甚少。
直到19世纪初，热力学的基本概念才逐渐被确立。
其中，卡诺提出的热机理论为热力学的发展奠定了基础。
2. 热力学定律的提出在热力学的发展过程中，一些重要的定律被提出。
其中，最著名的是热力学第一定律和热力学第二定律。
- 热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表明能量在系统中的总量是不变的。
它的提出使人们开始认识到能量的转化和传递是有一定规律的。
- 热力学第二定律，揭示了能量转化的方向性，即热量只能从高温物体流向低温物体，而不能反向流动。
这个定律为热力学系统的稳定性提供了基础。
3. 熵的概念的引入熵是热力学中一个重要的概念，它描述了系统的混乱程度或者无序程度。
熵的引入使热力学的理论更加完善。
- 熵的增加原理，也被称为热力学第二定律的统计解释，指出在孤立系统中，熵总是增加的。
这个原理在热力学的研究和应用中起着重要的作用。
4. 热力学在不同领域的应用热力学的发展不仅仅局限于理论研究，它也在许多实际应用中发挥着重要作用。
- 工程热力学，研究能量转化和传递在工程系统中的应用。
例如，汽车引擎、发电厂和空调系统等都需要依靠热力学原理来实现能量转化和传递。
- 化学热力学，研究化学反应中能量转化的规律。
热力学的概念和方法在化学反应的研究和工业生产中得到了广泛应用。
- 生物热力学，研究生物体内能量转化和传递的规律。
热力学的理论可以匡助我们理解生物体内的能量交换过程，对于生物医学和生态学等领域的研究具有重要意义。
总结：热力学作为一门研究能量转化和传递规律的科学，经历了一个漫长而辉煌的发展历程。
从热力学的起源开始，逐步提出了热力学定律和熵的概念，并在不同领域得到了广泛的应用。
工程热力学的新发展
工程热力学是研究热能和机械能相互转换的学科，其发展历程可以追溯到工业革命时期。
近年来，随着科技的进步和环保意识的提高，工程热力学在理论和实际应用方面都取得了新的发展。
首先，工程热力学在理论上取得了重大突破。
现代热力学的发展趋势是利用计算机和数值方法研究复杂系统的热力学特性和优化。
这包括使用高级算法和计算技术，如人工智能、机器学习和大数据分析，来提高热力学的模拟和预测精度。
这些技术的应用使得我们能够更好地理解复杂系统的热力学行为，从而为优化设计提供更准确的指导。
其次，工程热力学在实际应用方面也取得了显著的进展。
例如，在能源利用领域，热力学原理被广泛应用于提高能源利用效率和减少环境污染。
这包括开发高效、低排放的燃烧技术，以及利用可再生能源和余热回收技术等。
同时，在制冷和空调领域，热力学原理也被广泛应用于新型制冷和空调技术的开发，以提高能源利用效率和降低环境影响。
此外，工程热力学在纳米材料和纳米技术领域也取得了重要进展。
随着纳米科技的不断发展，人们对纳米材料和纳米系统的热学和热力学性质有了更深入的了解。
这为新型纳米器件和纳米系统的设计和开发提供了重要的理论支持。
总之，工程热力学作为一门研究热能和机械能相互转换的学科，在理论和实际应用方面都取得了新的发展。
未来的工程热力学将继续发挥其重要作用，为解决能源、环境等问题提供更有效的解决方案。
热力学发展简史引言概述：热力学是研究能量转化和能量传递的科学，它涵盖了广泛的领域，从宏观到微观，从化学到物理。
本文将为您介绍热力学的发展历程，从早期的观察和实验到理论的建立和应用。
一、早期观察和实验1.1 宏观热学的观察：早在古希腊时期，人们就开始观察到热的现象。
例如，他们发现物体在被加热后会膨胀，而在被冷却后会收缩。
这些观察奠定了宏观热学的基础。
1.2 热力学定律的发现：18世纪末，人们开始进行更加系统和精确的实验，以研究热的性质。
这些实验结果导致了热力学定律的发现，如热传导定律和热膨胀定律。
这些定律为后来的热力学理论奠定了基础。
1.3 热力学系统的分类：随着实验的进行，人们开始将热力学系统进行分类。
他们发现，系统可以是开放的、封闭的或者孤立的。
这个分类为后来的热力学研究提供了更多的可能性。
二、理论的建立2.1 卡诺循环的提出：19世纪初，卡诺提出了卡诺循环，这是热力学理论的重要里程碑。
卡诺循环是一个理想的热机模型，它为热力学第二定律的发展奠定了基础。
2.2 熵的概念引入：热力学第二定律的发展需要引入熵这个概念。
熵是一个描述系统无序程度的物理量，它在热力学中起到了至关重要的作用。
熵的引入使得热力学理论更加完善。
2.3 统计热力学的兴起：19世纪末，统计热力学的概念被引入热力学理论中。
统计热力学将热力学现象与微观粒子的运动联系起来，提供了更深入的理解和解释。
三、热力学的应用3.1 工程热力学：热力学的应用领域之一是工程热力学。
工程热力学研究如何利用能量转化和传递来实现工程目标，如发电和制冷。
3.2 化学热力学：热力学在化学领域也有广泛的应用。
化学热力学研究化学反应的能量变化和热力学性质，为化学反应的设计和优化提供了理论基础。
3.3 生物热力学：生物热力学研究生物体内的能量转化和传递。
它对于理解生物体的热力学性质和代谢过程非常重要，对于生物医学领域具有重要的应用价值。
四、热力学的发展挑战4.1 非平衡态热力学：传统的热力学理论是基于平衡态系统的，但许多实际系统都处于非平衡态。
工程热力学答案陶文铨第五版
工程热力学答案陶文铨第五版 1是一本由沈维道等人所编撰的大学相关专业教材图书，该书介绍了热力学的发展简史、相关定律、热力学一般关系式、以及气体动力循环等知识，概念阐述清晰透彻，《工程热力学(第五版)》全书共13章，以能量传递、转移过程中数量守恒和质量蜕变为主线阐述了工程热力学的基本概念、基本定律，气体及蒸汽的热力性质，各种热力过程和循环的分析计算及热力学在化学过程中的应用等内容。
工程热力学答案陶文铨第五版 1pdf下载。
工程热力学答案陶文铨第五版 1pdf是一本非常热门的教学图书。
这本图书是由沈维道等人所编撰的，该书籍介绍了热力学的发展简史、气体动力循环等知识，有兴趣的用户自行下载吧。
工程热力学答案陶文铨第五版 1
《工程热力学(第五版)》全书共13章，以能量传递、转移过程中数量守恒和质量蜕变为主线阐述了工程热力学的基本概念、基本定律，气体及蒸汽的热力性质，各种热力过程和循环的分析计算及热力学在化学过程中的应用等内容。
工程热力学答案陶文铨第五版 2
0—1热能及其利用
0—2热力学发展简史
0—3工程热力学的主要内容及研究方法
第一章基本概念及定义
1—1热能和机械能相互转换的过程
1—2热力系统
1—3工质的热力学状态及其基本状态参数1—4平衡状态、状态方程式、坐标图1—5工质的状态变化过程
1—6过程功和热量
1—7热力循环
本章归纳
思考题
习题
第二章热力学第一定律
2—1热力学第一定律的实质
2—2热力学能和焓
2—3热力学第一定律的基本能量方程式2—4开口系统能量方程式
2—5能量方程式的应用
*2—6人体的能量平衡。
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。
●热力学第零定律──把两物体放在一绝热系统中，亦即在没有热量的进入及流出下，经过一段时间后，两物体必达到温度相同的状态，也就是热平衡的状态。
热力学第一定律（能量守恒定律）──能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而总量保持不变。
●热力学第二定律（方向定律）──单向不可逆过程，亦即无法靠着环境的微小变化就能反向的过程，就是在系统历经刺激，朝着熵增加的方向变化的过程。
熵是系统的状态函数，亦即与系统的状态有关，而与如何到达此状态的过程无关，虽然在封闭系统内的某个部分的熵也许会减少，但在系统另一部分的熵永远会增加相同的量或更多，因此整个系统的总熵绝不减少，只会往最大的乱度方向进行。
●热力学第三定律──完美晶体在绝对零度时，其熵为零。
热力学的萌芽人类很早就对热有所认识，并加以应用，例如在相当早的年代，就知道加热岩石，再泼冷水让它爆裂，从而制造出石头工具。
但是将热力学当成一门科学且定量地研究，则是由十七世纪末开始，也就是在温度计制造技术成熟，并知道如何精密地测量温度以后，才真正开启了热力学的研究。
十七世纪时伽利略曾利用气体膨胀的性质制造气体温度计，博伊尔（Robert Boyle）在一六六二年发现在定温下，定量气体的压力与体积成反比；十八世纪，经由准确的实验建立了摄氏及华氏温标，其标准目前我们仍在使用；一七八一年查理发现了在定压下气体体积会随着温度改变的现象，但对于热本质的了解则要等到十九世纪以后。
焦耳自一八四三年起经过一连串的实验，证实了热是能量的另一种形式，并定出了热能与功两种单位换算的比值，此一能量守恒定律被称为热力学第一定律，自此人类对于热的本质才算了解。
一八五○年凯尔文（William Thompson Baron Kelvin）及克劳修斯（Rudolf Julius Emmanuel Clausius）说明热机输出的功一定少于输入的热能，称为热力学第二定律。
这两条定律再加上能士特（Hermann Walter Nernst）在一九○六年所提出的热力学第三定律：即在有限次数的操纵下无法达到绝对零度，构成了热力学的基本架构。
热学在十九世纪的另外一个发展方向是一八五○年前后，由焦耳及克劳修斯所推广的气体动力论，这个理论把热学的微观基础建立了起来。
综观而言，所谓热力学发展史，其实就是热力学与统计力学的发展史，基本上约可划分成四个阶段，分别叙述如下：第一个阶段：十七世纪末到十九世纪中叶实质上是热学的早期史，开始于十七世纪末到十九世纪中叶，这个时期累积了大量的实验和观察，并制造出蒸汽机，关于「热」的本质展开了研究和争论，为热力学理论的建立做了准备。
在十九世纪前半叶首先出现的卡诺理论、热机理论（第二定律的前身）和热功相当互换的原理（第一定律的基础）已经包含了热力学的基本思想，这一阶段的热力学还留在热力学的现象描述，并未引进任何数学算式。
温度计的发展一五九三年：意大利伽利略制造了第一支温度计，以空气为测温物质，由玻璃泡内空气的热胀冷缩来指示冷暖。
一六三二年：法国珍．雷（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。
一六五七年：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，制造出除了避免酒精蒸发，也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。
一六五九年：巴黎天文学家布利奥（Boulliau）把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。
一六六○年到一七○○年期间：博伊尔和其助理虎克（Robert Hooke），甚至牛顿本人均体认到制定温标的重要性，虽然他们没有对温度计制定温标，但对温度计发展的贡献却是非常重要的。
一七○二年：阿蒙顿（Guillaumel 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。
一七一四年：荷兰气象学家华伦海特（Gabriel Danniel Fahrenheit）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）零度是冰水和氯化铵混合物的温度，（2）32 度是冰水混合的温度，（3）96 度是人体的温度。
这就是华氏温标℉。
一七二四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，现代人把标准气压下水的冰点和沸点之间标以180 刻度，就是华氏温标。
一七四二年：瑞典天文学家摄耳修斯（Anders Celsius）引进百分刻度法，他把水的沸点定为零度，水的冰点定为100 度，此即所谓摄氏温标，其同事斯特莫（Stromer）把这两温度值倒过来即成为近代所用的摄氏温标，到此为止，温度计算是定型了。
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。
首先德国斯塔尔（Georg Ernst Stahl）教授提出热是一种燃素，后来荷兰波哈维（Hermann 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，但波哈维教授把华氏40 度的冷水与同质量华氏80 度的热水相混而得华氏60 度的水，却隐约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的混合，他就难以解释了。
另一类的人如虎克，认为热是物质各部分激烈的运动，牛顿也认为热是粒子的运动。
一七四○年左右，俄国圣彼得堡科学院院士克拉夫特（Baron Richard von Krafft-Ebing）提出冷水、热水混合的公式。
一七五○年由德国移民到圣彼得堡的理奇蒙（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，但他却指出混合前后，热量要相等的概念。
（插曲，理奇蒙在重复富兰克林的实验时，不幸被闪电电死。
）一七五五年，兰勃特（Johann Heinrich 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国化学教授布雷克（Joseph Black），他不仅成功地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」，而他的学生尔湾（W. Irvine）更是正确地提出热容量的概念。
一七七七年化学家拉瓦锡（Antoine Laurent Lavoisier）和拉普拉斯（Pierre Simon Marquisde 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。
一七八四年麦哲伦（Ferdinand Magellan）引进比热的术语，同一时期威尔克（Wilcke）提出若把水的比热定为1，则可以定出其它物质的比热，但是在这段期间人们依然认为热是一种物质是正确的。
一七八九年出生于美国后到英国又到德国而受封的伦福伯爵（Count Rumford）（原名Benjamin Thompson）在慕尼黑兵工厂监督大炮钻孔，发现热是因摩擦而产生，因而断言，热不是物质而是来自运动。
一七九九年英国化学家，即后来的首任皇家研究院院长戴维（Sir Humphry Davy）在维持冰点的真空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，所以他认为摩擦引起物体微粒的振动，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（Nicolas Leonard Sadi Carnot）死后50 年其理论才被人们重视，加上德国梅耶（Julius Bobert Mayer）医师和英国物理学家焦耳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。
