热力学指南

热力学
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基础知识

热力学是一门物理科学，描述了当系统彼此或与周围环境相互作用时系统如何变化。这些相互作用通过能量转移发生，既可以在宏观尺度上，通过温度、压力和体积的变化来研究，也可以在微观尺度上，通过统计方法分析粒子的集体运动来研究。

19世纪早期，由于蒸汽机效率的提高，该领域首先被开发出来。法国著名物理学家尼古拉斯·Léonard萨迪·卡诺(1824)经常被称为“热力学之父”，他是第一个通过科学范围研究热机的人，并通过他著名的卡诺循环为热力学第二定律奠定了基础。

物理和化学的其他领域也使用热力学原理，包括化学和机械工程、航空航天工程、生物医学工程、材料科学，甚至经济学。访问这些链接来了解热力学的基础知识:

变量和热力学过程

在检查了基础知识之后，我们将介绍一系列热力学过程，这些过程涉及除了一个以外的所有系统状态变量(温度、体积、压力)的变化。例如，当温度保持恒定时发生等温过程(波义耳定律)，当压力恒定时发生等压过程(查理定律)，当体积稳定时发生等压过程(吕萨克定律)。还有其他的过程，比如绝热过程，等熵过程，等焓过程等等。所有这些都发生在给定的热力学系统与其环境之间的热和功的交换中。

在以下文章中了解更多关于过程和术语，如能量，热量，熵和焓:

四项原则或法则

该领域包括一组四个定律，其主要作用是定义温度、热量、能量和熵的物理量，并描述能量作为热量和功的传递如何在热力学系统中发生。

这四个定律概括了所有重要的热力学原理，可以用各种形式表示。它们被称为热力学的第零、第一、第二和第三定律，被认为是基本的物理定律，也适用于其他自然科学。

欲了解更多细节，请访问与每个定律相关的文章，并了解更多关于熵的信息，即第三定律引入的物理量:

循环和发动机

热力学循环只不过是在给定系统和环境之间传递热量和做功的一系列热力学过程。上述任何一个过程的组合都形成了一个循环，该循环遵循前面提到的四个定律。它们的重要性在于它们实际上是热机功能的基础。最简单和最著名的是卡诺循环、爱立信循环、奥托循环和迪塞尔循环:

应用程序

热力学原理除了是重要的理论工具外，自19世纪初以来，科学家们已经将其用于广泛的应用。许多技术奇迹和日常电器都是基于这些原理:内燃机和喷气发动机，(汽车，摩托车，卡车，轮船，飞机)，空气和气体压缩机，鼓风机，风扇，热交换器，蒸发器，冷凝器，空调系统，散热器，冷却器，加热器，温度计，冰箱等等。

下面详细介绍其中一些应用:

最后考虑

如前所述，除了研究系统与环境相互作用的理论之外，该领域还为第一批蒸汽或热机的运行提供了原理。但是热力学能提供更多的东西。在自然界、生物系统、生态系统和宇宙本身中发生的各种各样的现象都可以在这里找到一些有趣的解释。

热力学是一个仍在发展的非常有前途的领域;它应该继续为我们提供科学、自然甚至我们自己的生活的新视角。

参考文献