熱力學

熱力學 ， 全稱熱動力學 （ thermodynamique ， Thermodynamik ， thermodynamics ， 源於古希臘語θερμός及δύναμις ） ， 是研究熱現象中物態轉變和能量轉換規律的學科 。 熱力學可以總結爲四條定律 ： 熱力學第零定律定義了溫度這一物理量 ， 指出了相互接觸的兩個系統 ， 熱流的方向 。 熱力學第一定律指出內能這一物理量的存在 ， 並且與系統整體運動的動能和系統與環境相互作用的位能是不同的 ， 區分出熱與功的轉換 。 熱力學第二定律涉及的物理量是溫度和熵 。 熵是研究不可逆過程引入的物理量 ， 表徵系統透過熱力學過程向外界最多可以做多少熱力學功 。 熱力學第三定律認爲 ， 不可能透過有限過程使系統冷卻到絕對零度 。 熱力學是從18世紀末期發展起來的理論 ， 主要是研究功與熱量之間的能量轉換 ； 在此功定義爲力與位移的內積 ； 而熱則定義爲在熱力系統邊界中 ， 由溫度之差所造成的能量傳遞 。 兩者都不是存在於熱力系統內的性質 ， 而是在熱力過程中所產生的 。 熱力學的研究一開始是爲了提升蒸汽引擎的效率 ， 早期尼古拉 · 卡諾有許多的貢獻 ， 他認爲若引擎效率提升 ， 法國有可能贏得拿破崙戰爭 。 出生於愛爾蘭的英國科學家開爾文在1854年首次提出了熱力學明確的定義 ： 一開始熱力學研究關注在熱機中工質 （ 如蒸氣 ） 的熱力學性質 ， 後來延伸到化學過程中的能量轉移 ， 例如在1840年科學家傑邁因 · 亨利 · 蓋斯提出 ， 有關化學反應的能量轉移的研究 。 化學熱力學中研究熵對化學反應的影響 。 統計熱力學也稱爲統計力學 ， 利用根據微觀粒子力學性質的統計學預測來解釋巨觀的熱力學性質 。