熱力學(xué)涉及熱量和溫度的概念，以及熱量和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)換。熱力學(xué)四大定律對(duì)這些量的行為進(jìn)行了規(guī)范，并提供了定量描述。威廉-湯姆森于 1749 年創(chuàng)造了熱力學(xué)一詞。那么什么是熱力學(xué)定律?如何學(xué)習(xí)該定律呢?

一、什么是熱力學(xué)?

物理學(xué)中的熱力學(xué)是一個(gè)研究熱、功和溫度及其與能量、輻射和物質(zhì)物理性質(zhì)的關(guān)系的分支。

具體來(lái)說(shuō)，它解釋了熱能如何轉(zhuǎn)換成或轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，以及物質(zhì)如何受到這一過(guò)程的影響。熱能是由熱量產(chǎn)生的能量。這種熱量是由物體內(nèi)部微小粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，這些粒子運(yùn)動(dòng)得越快，產(chǎn)生的熱量就越多。

熱力學(xué)并不關(guān)心這些能量轉(zhuǎn)換的方式和速度。它以發(fā)生變化的初始狀態(tài)和最終狀態(tài)為基礎(chǔ)。還應(yīng)注意的是，熱力學(xué)是一門宏觀科學(xué)。這意味著它涉及的是主體系統(tǒng)，而不涉及物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。

二、力學(xué)與熱力學(xué)的區(qū)別

力學(xué)與熱力學(xué)之間的區(qū)別值得注意。在力學(xué)中，我們只關(guān)注粒子或物體在力和力矩作用下的運(yùn)動(dòng)。另一方面，熱力學(xué)并不關(guān)注系統(tǒng)的整體運(yùn)動(dòng)。它只關(guān)注物體的內(nèi)部宏觀狀態(tài)。

三、熱力學(xué)的不同分支

1.經(jīng)典熱力學(xué)

經(jīng)典熱力學(xué)采用宏觀方法分析物質(zhì)的行為。溫度和壓力等單位都被考慮在內(nèi)，這有助于個(gè)人計(jì)算其他屬性，并預(yù)測(cè)發(fā)生過(guò)程的物質(zhì)的特性。

2.統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)

在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中，每個(gè)分子都是關(guān)注的焦點(diǎn)，即考慮每個(gè)分子的特性以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔?，從而確定一組分子的行為特征。

3.化學(xué)熱力學(xué)

化學(xué)熱力學(xué)研究功和熱在化學(xué)反應(yīng)和狀態(tài)變化中的相互關(guān)系。

4.平衡熱力學(xué)

平衡熱力學(xué)是研究能量和物質(zhì)在接近平衡狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)化。

四、熱力學(xué)的基本概念--熱力學(xué)術(shù)語(yǔ)

熱力學(xué)有其獨(dú)特的相關(guān)詞匯。充分理解基本概念，就能很好地理解熱力學(xué)中討論的各種主題，防止可能出現(xiàn)的誤解。

1.系統(tǒng)

熱力學(xué)系統(tǒng)是物質(zhì)的一個(gè)特定部分，它有一個(gè)明確的邊界，我們的注意力集中在這個(gè)邊界上。系統(tǒng)邊界可以是實(shí)的，也可以是虛的;可以是固定的，也可以是可變形的。

系統(tǒng)有三種類型：

孤立系統(tǒng)--孤立系統(tǒng)不能與周圍環(huán)境交換能量和質(zhì)量。宇宙被認(rèn)為是一個(gè)孤立的系統(tǒng)。

封閉系統(tǒng) - 在封閉系統(tǒng)的邊界上，能量可以傳遞，但質(zhì)量不能傳遞。冰箱、在活塞-氣缸組件中壓縮氣體就是封閉系統(tǒng)的例子。

開(kāi)放系統(tǒng) - 在開(kāi)放系統(tǒng)中，質(zhì)量和能量都可以在系統(tǒng)和周圍環(huán)境之間傳遞。蒸汽輪機(jī)就是開(kāi)放式系統(tǒng)的一個(gè)例子。

2.周圍環(huán)境

系統(tǒng)之外對(duì)系統(tǒng)行為有直接影響的一切都被稱為周圍環(huán)境。

3.熱力學(xué)過(guò)程

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生與壓力、體積和內(nèi)能變化相關(guān)的能量變化時(shí)，系統(tǒng)就經(jīng)歷了熱力學(xué)過(guò)程。

有四種類型的熱力學(xué)過(guò)程具有各自獨(dú)特的性質(zhì)，它們是

絕熱過(guò)程 - 沒(méi)有熱量傳入或傳出系統(tǒng)的過(guò)程。

等溫過(guò)程--體積不發(fā)生變化，系統(tǒng)不做功的過(guò)程。

等壓過(guò)程 - 壓力不發(fā)生變化的過(guò)程。

等溫過(guò)程 - 溫度不發(fā)生變化的過(guò)程。

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