热力学是研究什么的学科(热力学百科)
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开尔文根据卡诺定理制定了热力学温标。
热力学原理是一些限制能量从一种形式转化为另一种形式的定律。这些定律的许多推论给出了物质性质与压力、温度、电场、磁场和成分变化的影响之间的关系。热力学是基于人们共同的经验观察,总结成热力学定律。从几个这样的规律出发,我们可以用纯逻辑推理的方法推导出这个学科的所有其他规律。有一个惯例,只有少数定律是独立的,其余的都可以从中推导出来。最近的趋势是选择那些最初没有被发现的规律和假设作为基本规律和假设。这些选择中的一些非常有用,因为其余的定律可以很快从中推导出来。但随着历史发展而出现的规律,这里还是会讨论,因为它们既不抽象,也不能提供更清晰的物理解释。
可以说,当定义了绝对温度T、内能U、熵S三个状态函数时,热力学原理的整个发展就完成了。
零定律建立了温度的概念,第一定律定义了内能,第二定律引入了湿度和绝对温标的概念。最后,第三定律描述了绝对温度趋于零度时办公室的行为。为了便于解释,必须定义几个名词。系统是要研究的物质世界的一部分。剩下的就是周边媒体了。开放系统可以与周围介质进行物质、热量和功的交换。封闭系统可以与周围介质进行热交换和做功,但不进行物质交换。隔离系统与周围介质没有任何交换。封闭系统或孤立系统有时指一个物体。系统的空间均匀部分称为载荷。例如,液体和蒸汽可以被认为是一个两相系统。如果有必要,我们可以把系统做得相当仔细,但由于我们关心的是热性质,所以只讨论不受电场或磁场影响的单相各向同性系统,唯一允许的力是均匀的正压力。
这样的约束不是对热力学普适性的根本限制,只是为了教学方便。平衡态的特征和热力学相关的物质性质是宏观性质,如温度、压力、体积、浓度、表面张力和粘度,像原子间的距离这样的分子性质是不用的。系统的状态由所有宏观性质及其空间变化决定。经验证明,一个孤立的系统总是趋向于一个特别简单的最终状态,此时系统的宏观性质是恒定的,空间上是均匀的。这种简单的状态叫做平衡状态。如果人们关心单相系统的给定量,那么它的平衡态完全可以由r1系统的宏观性质决定,其中R是组分的数目。对于不受磁场和电场影响的单组分单相系统,可以固定系统的两个宏观性质,如压力和体积。所有其他宏观性质,如粘度、表面张力等。也是固定的。
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