热力学

热力学涉及热和温度的概念以及热与其他形式能量的相互转换。热力学的四个定律控制这些量的行为并提供定量描述。威廉·汤姆森（William Thomson）在1749年创造了热力学一词。“热力学”一词源自两个希腊词“ thermes”和“ dynamikos”，分别表示热量和力量。

什么是热力学？

物理学中的热力学是一个涉及热，功和温度及其与能量，辐射和物质物理性质的关系的分支。

具体而言，它说明了热能如何转换为其他形式的能量或从其他形式的能量转换以及此过程如何影响物质。热能是来自热的能量。这些热量是由微小颗粒在物体内的运动产生的。这些粒子运动得越快，产生的热量就越大。

热力学并不关心这些能量转换的方式和速率，而是基于发生变化的系统的初始状态和最终状态。还应该指出的是，热力学是一门宏观科学。这意味着它处理整体系统，而不处理物质的分子构成。

力学和热力学之间的区别是值得注意的。在力学中，我们仅专注于力或转矩作用下粒子或物体的运动。另一方面，热力学与整个系统的运动无关。它仅与身体的内部宏观状态有关。

热力学分为以下四个分支：

在经典的热力学中，物质的行为是用宏观方法分析的。考虑了诸如温度和压力之类的单位，这有助于个人计算其他属性并预测正在处理的物质的特性。

在统计热力学中，每个分子都受到关注，也就是说，要考虑每个分子的特性以及它们相互作用的方式来表征一组分子的行为。

化学热力学是研究功和热在化学反应和状态变化中如何相互联系的研究。

平衡热力学是对能量和物质接近平衡状态的转换的研究。

热力学有其自己独特的词汇表。对基本概念的良好理解形成了对热力学中讨论的各个主题的良好理解，从而避免了可能的误解。

热力学系统是具有确定边界的物质的特定部分，我们将注意力集中在该部分上。系统边界可以是实的或虚的，固定的或可变形的。
系统分为三种：

系统外部直接影响系统行为的所有事物都称为周围环境。

当系统中的一些能量变化与压力，体积和内部能量的变化相关时，系统就会经历热力学过程。

有四种类型的热力学过程具有其独特的属性，分别是：

热力学循环是一种过程或过程的组合，其执行方式应使系统的初始状态和最终状态相同。热力学循环也称为循环操作或循环过程。

热力学性质定义为系统的特征，能够指定系统状态。热力学性质可以是广泛的或密集的。

焓是热力学系统中能量的量度。焓的数量等于系统的总热量，等于系统的内部能量加上体积和压力的乘积。

在数学上，焓H等于内部能量E与系统压力P和体积V的乘积之和。

H = E + PV

熵是一个热力学量，其值取决于系统的物理状态或条件。换句话说，它是一种热力学函数，用于测量系统的随机性或无序性。

例如，粒子不能自由移动的固体的熵小于粒子将填充容器的气体的熵。

热力学势是系统中存储能量的定量度量。势能衡量系统从初始状态演变到最终状态时的能量变化。基于系统约束，例如温度和压力，使用不同的电势。

下表列出了不同形式的热力学势及其公式：

更新:20210423 104257