热力学原理 _生活百科

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热力学原理【热力学原理】热力学作为物理学的一个分支，是研究物质的热运动、性质及其规律的学科。在我们的日常生活和工业生产实践中到处充满了热力学定律套用的实例。热力学是理工科，比如物理、化学、工程等学科的重要基础课程之一，是机械、化工、航空、环境、材料等工程专业的必修课。而热力学基本原理包括了热力学第一定律，热力学第二定律和一些基本概念，如熵，焓等状态。
基本介绍中文名：热力学原理
外文名：thermodynamic principle
学科：热力工程
研究方向：热量和功之间的转化关係
特徵：遵循热力学定律
学科性质：物理学的分支
热力学的研究对象及其限度热力学是研究能量相互转换过程中所遵循的规律的科学。因为能量转变是普遍存在的，所以热力学研究的範围及其套用是很广泛的，主要有以下三个方面：(1) 物理学上的套用，叫物理热力学。(2) 在热机方面的套用，如蒸汽机、内燃机等，叫工程热力学。(3) 在化学现象以及和化学有关的物理现象上的套用，就构成“化学热力学”这一门学科。化学热力学是本书所讨论的主要内容，它具体解决两大问题：一是研究物质进行某一过程时，在不同条件下能量的转化问题。化工生产总是与热交换、压缩或膨胀、冷疑、蒸发，以及化学反应等过程分不开的。在这些过程中，无一不伴随着能量的转化和传递。例如在合成氨厂中，用电加热器升高合成塔内触媒的温度，就是把电能通过电加热器转化成了热量而增加触媒的内能。合成反应进行时所放出的热量就是由化学能转化而来6乙又如在使用煤气时，我们希望知道一定量的煤气究竟能发生多少热量?这方面的问题都可套用热力学第一定律来解决，并用它来计算化学变化中的热效应。二是研究在一定条件下，化学反应进行的方向和限度，这可由热力学第二定律来解决。例如为了试製某产品或对旧的合成路线进行改进,首先要知道所构想的路线是否可能进行，这就是反应进行的方向。如果能进行，那幺，在一定条件下(温度、压力、浓度等)，这一反应能进行到什幺程度为止，其最大产量是多少，这就是化学反应的限度(指反应达到平衡或最大产量) 。热力学研究的主要依据是热力举第一定律和热力学第二定律。这两个定律是人们对含有极大量质点的巨观物质的运动过程，进行了长期的探讨、实践总结出末的。它的正确性是由无数次的实验事实所证实，而不能从逻辑上或其他理论方法来加以证明。至于本世纪初所发现的热力学第三定律，其基础就远没有第一定律和第二定律广泛了，但是对于化学平衡的计算，却具有重大的意义。虽然热力学的套用是如此广泛和重要，但我们应当看到，它并不是万能的，热力学本身还存在着一定的局限性：(1) 热力学研究的是巨观体系的性质间的关係，所以热力学只能阐明由大量微粒组成的体系所表现出来的整体行为，而不能说明巨观体系中个别粒子的单独行为。也就是说热力学无法解答物质的结构、反应的机理等涉及微观质点的问题。(2) 热力学只能指出在一定条件下化学反应向某方向进行的可能性，以及进行到什幺程度为止，至于过程在什幺时候发生，到什幺时候停止，热力学无法预测，因为热力学所研究的变数中，没有时间的概念，所以它不涉及过程进行的速度问题。(3) 热力学只能计算出反应达到平衡时的最大产量，而不能告诉我们在某有限时间内的实际产量。儘管热力学有上述这些局限性，但它仍然是一种有用的理论工具。由于热力学的两条定律是人类反覆实践的经验总结，根据热力学所得出的结论具有高度的可靠性，因而对生产实践和科学研究都具有重要的指导意义。热力学的三原理结构热力学的整个结构由以下三部分组成：1．能的概念和热力学第一定律。2．熵的概念和热力学第二定律。3．状态公设和物质的特性关係式。为了着重说明结构的简单性，这里我们想引用了一个当代着名的热力学专家小组所作的关于热力学教学的报告。报告的结束语中说：在热力学中儘管有数百个数学关係式这样一个庞大结构，但它们都是建立在三个基本方程式，即能量方程、熵方程和特性方程基础之上的，这是我们所需要强调的。能的概念，熵的概念和状态公设之间互相都有联繫。这可以由温度的定义