热力学发展史

热科学早期发展的概况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，人们就知道热与冷的差别，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。热科学的历史可以追溯到17世纪。在1592—1600年间，伽利略制作了人类第一个空气温度计，开始了对物体的冷热程度（温度）进行定量测定的研究，可作为“测温学”的开端。1620年培根首先注意到，两个物体之间的摩擦所产生的热效应，与物体的冷热程度（温度）是有区别的。他认为“热是运动”。这可看作是，人们对“热量”的本质进行科学研究的开端。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）。1760—1830年间的工业革命，有力地推动了生产力的发展及社会的进步，科技方面的成就也是空前辉煌的。力学、热学、电磁学、光学及数学都有丰硕的成果。特别是蒸汽机的发明和应用，直接促进了热机理论的研究。随着蒸汽机的广泛应用，促使人们对水蒸气热力性质的研究及对改善蒸汽机性能的研究，从而推动了热科学的发展。1848年，开尔文根据卡诺原理，建立了与工质性质无关的热力学温标，并提出采用一个定义点的建议。开尔文温标的建立，使“测温学”与热力学基本定律之间建立了联系，是“测温学”的一个重要进展。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：一：17世纪末到19世纪中叶二：19世纪中到19世纪70年代末三：19世纪70年末到20世纪初四：20世纪30年代到今第一个阶段：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。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。第三个阶段：19世纪70年末到20世纪初这个时间内，热力学诞生。波兹曼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。热力学四定律热力学第零定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第三定律热力学第零定律热力学第零定律——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。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使其运转，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。永动机是空想能量守恒定律在热学形式的表现。热力学第一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)。热力学第二定律