热力学的定义-能量如何从一种形式转换为另一种

页面内容

热力学的定义

在我们的日常生活中,我们会遇到从一种形式到另一种形式的各种能量转换。例如,在车辆中,燃料的化学能转换为车辆的机械能,在电机中电能转换为机械能,在水力发电厂中水力能水转换为电能,在核电站中核能转换为电能,等等。我们还遇到了太阳能热水器和太阳能炊具等太阳能转化为热能的应用。凭借其纯粹的智慧,人类已经学会了根据自己的需要和方便,将大自然提供的能量从一种形式转换为另一种形式。

研究能量从一种形式转化为另一种形式的科学分支(物理学)被称为热力学。热力学是机械工程分支学科中非常重要的一门学科。能量的各种转换是可能的,如化学到热,热到机械,液压到电力或机械,等等。几乎所有的能量都可以从一种形式转换成另一种形式。

热力学定律

然而,大自然还没有允许人类自己创造能量。这就是热力学第一定律说。它说,能量既不能被创造,也不能被消灭,尽管它可以从一种形式转化为另一种形式。热力学的研究领域是基于热力学三大定律和零定律。

热力学第二定律热能只能从处于高温的物体转移到处于较低温度的物体。由于热量与温度成正比,这一规律也可以理解为:热能只能从高能量热源流向低能热源。如果你想把热能从低温热源转移到高温热源,就必须对外做功。在制冷和空调系统中,热量从低温热源转移到高温热源,因此需要动力(电)来工作。

热力学第三定律是所有法律中鲜为人知的。它指的是绝对零度,即开尔文温标上的零度温度。开尔文标度上的绝对零度不同于零度(水的冰点)。绝对零度=(-273)摄氏度。热力学第三定律说,物体在绝对零度时的熵是零,它不可能是负的。

最后我们有热力学第零定律,即如果两个物体与第三个物体处于热平衡,那么它们彼此之间也处于热平衡。例如,如果物体A的温度等于物体C的温度,物体B的温度也等于物体C的温度,那么物体A的温度就等于物体B的温度。

热力学定律似乎很基本,很有逻辑,但对这门学科的深入研究导致了大多数现代机器和设备的创新。机械工程所研究的大多数设备都是各种热力学定律的结果;因此热力学是工程学分支的一个重要学科领域。一些流行的创新是应用各种热力学定律的结果,如汽车、冰箱、空调、暖通空调、各种类型的发电厂、飞机等。热力学的研究给人类的生活带来了一种革命。你可以想象没有电、汽车或飞机的生活。