红河学院教务管理系统-八年级历史试题

关于物理的热力学内容有什么
热学是研究物质处于热状态时的有关性质和 规律的物理学分支，
那么，物理热力学有什么内容呢?下面是为你搜集到的相关内容，希
望可以 帮助到你。
热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示
了能量 从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。
热力学是总结物质的宏观现象而得到的 热学理论，不涉及物质
的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，
具有 高度的可靠性和普遍性。
热力学三定律是热力学的基本理论。热力学第一定律反映了能< br>量守恒和转换时应该遵从的关系，它引进了系统的态函数——内能。
热力学第一定律也可以表述为 ：第一类永动机是不可能造成的。
热学中一个重要的基本现象是趋向平衡态，这是一个不 可逆过
程。例如使温度不同的两个物体接触，最后到达平衡态，两物体便有
相同的温度。但其逆 过程，即具有相同温度的两个物体，不会自行回
到温度不同的状态。
这说明，不 可逆过程的初态和终态间，存在着某种物理性质上
的差异，终态比初态具有某种优势。1854年克劳修 斯引进一个函数
来描述这两个状态的差别，1865年他给此函数定名为熵。
1 850年，克劳修斯在总结了这类现象后指出：不可能把热从低
温物体传到高温物体而不引起其他变化， 这就是热力学第二定律的克

氏表述。几乎同时，开尔文以不同的方式表述了热力学第二定 律的内
容。
用熵的概念来表述热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现
象宏观过程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大值时，系统到
达平衡态。第二定律的数学表述是 对过程方向性的简明表述。
1912年能斯脱提出一个关于低温现象的定律：用任何方法 都不
能使系统到达绝对零度。此定律称为热力学第三定律。
热力学的这些基本定 律是以大量实验事实为根据建立起来的，
在此基础上，又引进了三个基本状态函数：温度、内能、熵，共 同构
成了一个完整的热力学理论体系。此后，为了在各种不同条件下讨论
系统状态的热力学特性 ，又引进了一些辅助的状态函数，如焓、亥姆
霍兹函数(自由能)、吉布斯函数等。这会带来运算上的方 便，并增加
对热力学状态某些特性的了解。
从热力学的基本定律出发，应用这些 状态函数，利用数学推演
得到系统平衡态各种特性的相互联系，是热力学方法的基本内容。
热力学理论是普遍性的理论，对一切物质都适用，这是它的优
点，但它不能对某种特殊物质的具体性质作 出推论。例如讨论理想气
体时，需要给出理想气体的状态方程;讨论电磁物质时，需要补充电
磁 物质的极化强度和场强的关系等。这样才能从热力学的一般关系中，
得出某种特定物质的具体知识。
平衡态热力学的理论已很完善，并有广泛的应用。但在自然界
中，处于非平衡态的热 力学系统(物理的、化学的、生物的)和不可逆

的热力学过程是大量存在的。因此，这方 面的研究工作十分重要，并
已取得一些重要的进展。
21世纪以来，研究非平衡 态热力学的一种理论是在一定条件下，
把非平衡态看成是数目众多的局域平衡态的组合，借助原有的平衡 态
的概念描述非平衡态的热力学系统。并且根据“流”和“力”的函数
关系，将非平衡态热力学 划分为近平衡区(线性区)和远离平衡区(非
线性区)热力学。这种理论称为广义热力学，另一种研究非 平衡态热
力学的理论是理性热力学。它是以热力学第二定律为前提，从一些公
理出发，在连续媒 质力学中加进热力学概念而建立起来的理论。它对
某些具体问题加以论证，在特殊的弹性物质的应用中取 得了一定成果。
非平衡态热力学领域提供了对不可逆过程宏观描述的一般纲要。
对非平衡态热力学或者说对不可逆过程热力学的研究，涉及广泛存在
于自然界中的重要现象，是正在探讨 的一个领域。如平衡态的热力学
和统计力学的关系一样，从微观运动的角度研究非平衡态现象的理论是非平衡态统计力学。
自然界物质运动形式具有多样性,除了存在如汽车、火车的运 行，
车床飞轮的飞转，天体运动等一类现象之外,还有物质的热胀冷缩、
热传导、扩散,导体电 阻率随温度变化及物质可进行固、液、汽三种
状态的变化等另外一类现象。前者的特征是物体的空间位置 发生变化,
被称为机械运动现象，力学研究其规律;仔细分析后一类现象，会发
现存在一共同的 特点，即都与温度有关。我们将这一类的物质物理性
质随温度变化的现象称为热现象。

热现象的产生是物质内部大量分子无规则运动导致的.当讨论
和研究 热现象规律时，物体的整体宏观机械运动已不再属于讨论的范
畴,人们将目光投向物质内部大量分子运动 上。区别于机械运动物理
概念，人们将由大量无规则运动的分子所组成的宏观物质以热现象为
主 要标志的运动形态称为热运动。
热现象是热运动的宏观表现,热运动是热现象的微观本质.
热运动不是孤立，往往在一定 条件下可向其它运动形态转化。
如摩擦生热、挥发降温、气缸内气体吸热对外做功、电流通过电阻发热和温差电池等。因此研究热运动同其它运动形态转化的规律也是热
学研究的另一个重要基本内容。
热学是研究物质热现象、热运动规律以及
热运动同其它运动形式之间转化规律的一门学科。
人类对热现象的认识首先源于对火的认识
古代物理学
古代西方：火、土、水、风是构成万物的四个主要元素。
中国古代：金、木、水、火、土五行学说。
实际古代物理学主要成就是古代原子论，人们用古代原子论解
释一切现象，其特点是猜测性的思辫。
18世纪的热学
热是物质内部分子运动的表现这一基本思想逐步确立，但由于
缺乏精确实验根据，尚未形成科学理论。

18世纪中叶以后，系统的计温学和量热学的建立，使热现象的
研究 走上实验科学的道路，由于各种物理现象的相互联系尚未被揭示
出来，“热质”这一特殊的“物质”被臆 想出来,在以“将错就错”
的形式发挥一定作用后最终退出历史舞台。
19世纪的热学
在1644年笛卡儿在《哲学原理》中就提出了运动不变的思想，
但没有给出具体反映这种不变性本质的物理概念。随着人们对自然界
认识的不断加深和拓广，逐步发现 不同的物理现象之间存在着内在的
联系。德国科学家迈耶从哲学角度首先确定了这种永恒性，他坚信“无
不生有，有不变无”，通过对马拉车运动过程进行了细致地分析，指
明轮子摩擦散热和马做功一 定有确定的比例;后来英国科学家焦耳通
过大量精确和严格的实验，测量出热功当量为4.18Jcal ，确立了建
立能量转化与守恒定律的实验基础;德国科学家亥姆霍兹最终建立了
能量守恒定律的 数学表达。他从v=推出了mgh=12mv^2,并建议用
12mv^2代替mv表示机械运动的强弱 ，用来度量能量的改变。能量
转化与守恒定律的建立过程说明了正确的哲学思想、严格的实验和严
密的数学推理是自然科学认知过程的三个基本要素。
热力学第一定律就是能量转化与守 恒定律在热现象过程中的具
体表现。在热力学第一定律建立以后，德国物理学家克劳修斯和英国
物理学家开尔文通过分别对法国工程师卡诺关于理想热机效率问题
研究成果的细致分析，各自独立的发现 了热力学第二定律，并找到了
反映物质各种性质的热力学函数。

1850年前后，物理学界普遍认识到了热现象和分子运动的联系，
但微观结构和分子运动的物理图像仍 是模糊或的。凭借着对分子运动
的假设和运用统计方法，克劳修斯正确地导出了气体实验公式。另外，< br>麦克斯韦和玻尔兹曼在研究分子分布规律和平衡态方面也做出了卓
有成效的工作。后来吉布斯把玻 耳兹曼和麦克斯韦所创立的统计方法
推广而发展成为系统的理论，将平衡态和涨落现象统一起来并结合分
子动理论一起构成统计物理学。
现代物理的热学
在19 00年欧洲物理年会上，英国物理学家开尔文发表过一段非
常著名的讲话，其中他不仅讲道“19世纪已
将物理学大厦全部建成，今后物理学家的任务就是修饰完善这
座大厦了”，而且又 讲道“在物理学的天空中几乎一片晴朗，只存在
两朵乌云。”他所指的两朵乌云其实就是迈克尔逊—莫雷 测量“以太
风”实验和测量黑体辐射实验中用现有的经典物理无法解释。后来对
“以太”的测量 的研究和爱因斯坦狭义相对论的建立，揭示了经典牛
顿时空观的严重缺陷;而对黑体辐射能谱分布规律的 研究及对热容量
的研究，揭示了经典统计物理学理论的重大缺陷，发现了微观运动的
新特性。1 900年普朗克提出了能量量子化的假设，用这种假设成功
地揭示了黑体辐射问题。与量子力学的有机结 合使经典统计物理学发
展成为量子统计物理学。二十世纪五十年代以后，非平衡态热力学和
统计 物理学得到迅速发展，其代表人物是比利时物理学家普里高金。
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