熱力學定律是什麼？概念、特點和例子、起源和演變歷史

我們解釋了熱力學定律是什麼，它們是什麼，以及它們的特點和例子。此外，它的起源和演變的歷史。

熱力學定律用於理解宇宙的物理定律。

熱力學定律是什麼？

熱力學定律（或熱力學原理）描述了三個基本物理量溫度這能源和熵，這是熱力學系統的特徵。它們對於理解宇宙以及某些現象的不可能性，例如運動永久。

熱力學有四個定律：

• 熱力學零定律

• 熱力學第一定律

• 熱力學第二定律

• 熱力學第三定律

在數學上，這些原理由一組方程來描述，這些方程解釋了熱力學系統的行為，熱力學系統被定義為任何研究物件（從分子或人，添加到大氣層或在平底鍋中燒開水）。

“熱力學”一詞來自希臘語 thermos，意思是”熱“和 dynamos，意思是”強度”.

您可能對以下內容感興趣：熱力學

熱力學“零”定律

“零定律”在邏輯上表示如下：如果 A = C 且 B = C，則 A = B。

“零定律”以這個名字為人所知，儘管它是最後一個運行的。該原理也稱為熱平衡定律，它規定：「如果兩個系統與第三個系統獨立處於熱平衡狀態，則它們也必須彼此處於熱平衡狀態。它可以邏輯地表示如下：如果 A = C 且 B = C，則 A = B。

該定律允許我們比較熱能三個不同的身體 A、B 和 C。如果物體 A 與物體 C 處於熱平衡狀態（它們具有相同的溫度），並且 B 也與 C 具有相同的溫度，則 A 和 B 具有相同的溫度。

陳述這一原理的另一種方式是論證當兩個溫度不同的物體接觸時，它們會交換熱量，直到它們的溫度相等。

這項法律的日常例子很容易找到。當我們進入熱水或冷水中時，我們只會在最初的幾分鐘內注意到溫差，因為然後我們的身體會進入熱平衡水我們將不再注意到差異。當我們進入熱室或冷室時，也會發生同樣的情況：我們一開始會注意到溫度，但隨後我們將停止感知差異，因為我們將與它進入熱平衡。

另請參閱：熱平衡

熱力學第一定律

能量不能被創造或摧毀，只能被轉化。

第一部法律被稱為「節能法」，因為它規定在任何系統與環境物理隔離，能量總量始終相同，即使它可以從一種形式的能量轉化為不同的能量。或者換句話說：能量不能被創造或摧毀，只能被轉化。

因此，當向物理系統提供給定的熱量 （Q） 時，其總能量可以計算為提供的熱量減去工作（W） 受系統對其周圍環境的影響。用公式表示：ΔU = Q – W。

作為該定律的一個例子，讓我們想像一架飛機的發動機。它是一個熱力學系統，由燃料組成，燃料在燃燒、釋放熱量並執行功（使飛機移動）。所以：如果我們能測量完成的功和釋放的熱量，我們就可以計算出系統的總能量，並得出結論，發動機中的能量在飛行過程中保持不變：能量既沒有被創造也沒有被破壞，而是被要求改變它的化學能自熱能和動能（運動，即工作）。

另請參閱：能量守恆原理

熱力學第二定律

如果有足夠的時間，所有系統最終都會趨於不平衡。

第二定律，也稱為「熵定律」，可以概括如下：宇宙中的熵量在時間.這意味著系統的無序程度會增加，直到達到平衡點，這是系統最無序的狀態。

該定律引入了物理學中的一個基本概念：熵的概念（由字母 S 表示），在物理系統的情況下，它代表無序的程度。事實證明，在每一個能量轉化的物理過程中，一定量的能量是不可用的，也就是說，它不能做功。如果你不能做工作，在大多數情況下，這種能量就是熱量。系統釋放的熱量，它的作用是增加系統的無序性，即它的熵。熵是系統無序程度的度量。

該定律的公式指出，熵的變化 （dS） 將始終等於或大於傳熱 （dQ） 除以系統的溫度 （T）。換句話說：dS ≥ dQ / T。

要通過一個例子來理解這一點，燃燒一定量的事然後收集產生的灰燼。當我們稱量它們時，我們會發現它的物質比它的初始狀態要小：物質的一部分以氣體他們無法在系統上執行工作，這導致了系統的無序。

另請參閱：傳熱

熱力學第三定律

當您達到絕對零度時，物理系統的過程就會停止。

第三定律指出，達到絕對零度的系統的熵將是一個確定的常數。換句話說：

• 當達到絕對零度（以開爾文單位為單位為零）時，物理系統的過程停止。

• 當它達到絕對零（以開爾文單位表示為零）時，熵具有恆定的最小值。

每天很難達到所謂的絕對零度 （-273.15 °C），但我們可以通過分析冰箱中發生的情況來思考這一定律：食品我們存放在那裡會冷卻很多，以至於它們內部的生化過程會減慢甚至停止。這就是為什麼它的分解是遲緩的，而它的消費持續時間更長。

另請參閱：熵

熱力學定律的歷史

熱力學的四個原理有不同的起源，有些是從以前的原理中制定出來的。事實上，第一個建立的是第二個，即法國物理學家和工程師尼古拉斯·萊昂納德·薩迪·卡諾 （Nicolas Léonard Sadi Carnot） 於 1824 年的工作。

然而，在 1860 年，魯道夫·克勞修斯 （Rudolf Clausius） 和威廉·湯普森 （William Thompson） 重新制定了這一原理，增加了我們現在所說的熱力學第一定律。後來，第三個出現了，也被稱為“Nerst 的假設”，因為它的出現要歸功於 Walther Nernst 在 1906 年至 1912 年間的研究。

最後，所謂的「零定律」出現在 1930 年，由古根海姆和福勒提出。應該說，它並不是在所有領域都被認為是真正的法律。