热力学

热力学是物理学的一个分支，研究热、功和温度，以及它们与能量、熵以及物质和辐射的物理性质的关系。 这些量的行为受热力学四定律支配，这些定律使用可测量的宏观物理量进行定量描述，但可以用统计力学的微观成分来解释。 热力学适用于科学和工程领域的广泛主题，尤其是物理化学、生物化学、化学工程和机械工程，但也适用于气象学等其他复杂领域。

从历史上看，热力学的发展源于提高早期蒸汽机效率的愿望，尤其是通过法国物理学家萨迪·卡诺（Sadi Carnot，1824 年）的工作，他认为发动机效率是帮助法国赢得拿破仑xxx的关键。 苏格兰-爱尔兰物理学家开尔文勋爵于 1854 年率先对热力学做出简明定义，该定义指出，热力学是研究热与作用在物体相邻部分之间的力之间的关系，以及热与电机构之间关系的主题。 鲁道夫·克劳修斯 (Rudolf Clausius) 重申了卡诺的原理，即卡诺循环，并为热理论提供了更真实、更可靠的基础。 他最重要的论文《论热的移动力》于 1850 年发表，首先阐述了热力学第二定律。 1865年他引入了熵的概念。 1870 年，他提出了适用于热的维里定理。

热力学最初在机械热机上的应用很快扩展到对化合物和化学反应的研究。 化学热力学研究熵在化学反应过程中的作用的本质，并提供了该领域的大量扩展和知识。 出现了其他热力学公式。 统计热力学或统计力学关注从粒子的微观行为对粒子集体运动的统计预测。 1909 年，康斯坦丁·卡拉西奥多里 (Constantin Carathéodory) 提出了一种公理化的纯数学方法，这种描述通常被称为几何热力学。

任何热力学系统的描述都采用构成公理基础的热力学四定律。 xxx定律规定，能量可以在物理系统之间以热、功和物质传递的形式传递。 第二定律定义了称为熵的量的存在，它在热力学上描述了系统可以演化的方向并量化了系统的有序状态，并且可以用来量化可以从系统中提取的有用功 .

在热力学中，对大型物体集合之间的相互作用进行了研究和分类。 其核心是热力学系统及其周围环境的概念。 一个系统由粒子组成，粒子的平均运动定义了它的属性，而这些属性又通过状态方程相互关联。 可以组合属性来表示内部能量和热力学势，这对于确定平衡和自发过程的条件很有用。