热力学发展史32147132428.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.要求：1、30个个PPT左左右2、画面清清晰明了3、相关图图片不少于于是10张张4、每个画画面文字总总数不超过过80个，配配备解说稿稿5、3人组组成一小组组资料如下：热力学第一一定律（能能量守恒定定律）：英英国杰出的的物理学家家焦耳、德德国物理学学家亥姆霍霍兹等1、我们既既不能创造造，也不能能消灭能量量。宇宙中中的能量总总和一开始始便是固定定的，而且且永远不会会改变，但但它可以从从一种形式式转化为另另一种形式式。一个人人、一幢摩摩天大楼、一一辆汽车或或一棵青

2、草草，都体现现了从一种种形式转化化成为另一一种形式的的能量。高高楼拔地而而起，青草草的生成，都都耗费了在在其他地方方聚集起来来的能量。高高楼夷为平平地，青草草也不复生生长，但它它们原来所所包含的能能量并没有有消失，而而只是被转转移到同一一环境的其其他所在去去了。我们们都听说过过这么一句句话：太阳阳底下没有有新鲜东西西。要证实实这一点你你只需呼吸吸一下，你你刚才吸进进了曾经让让柏拉图吸吸进过的55000万万个分子。2、宇宙的的能量总和和是个常数数，总的熵熵是不断增增加的。熵熵是不能再再被转化做做功的能量量的总和的的测定单位位。这个名名称是由德德国物理学学家鲁道尔尔夫克劳修斯斯于18668年第一一

3、次造出来来的。蒸汽汽机之所以以能做功，是是因为蒸汽汽机系统里里的一部分分很冷，而而另一部分分却很热。换换一句话说说，要把能能量转化为为功，一个个系统的不不同部分之之间就必须须有能量集集中程度的的差异(即温差)。当能量量从一个较较高的集中中程度转化化到一个较较低的集中中程度(或由较高高温度变为为较低温度度)时，它它就做了功功。更重要要的是每一一次能量从从一个水平平转化到另另一个水平平，都意味味着下一次次能再做功功的能量就就减少了。比比如河水越越过水坝流流入湖泊。当当河水下落落时，它可可被用来发发电，驱动动水轮，或或做其他形形式的功。然然而水一旦旦落到坝底底，就处于于不能再做做功的状态态了。在水水

4、平面上没没有任何势势能的水是是连最小的的轮子也带带不动的。这这两种不同同的能量状状态分别被被称为“有效的”或“自由的”能量，和和“无效的”或“封闭的”能量。熵熵的增加就就意味着有有效能量的的减少。每每当自然界界发生任何何事情，一一定的能量量就被转化化成了不能能再做功的的无效能量量。被转化化成了无效效状态的能能量构成了了我们所说说的污染。许许多人以为为污染是生生产的副产产品，但实实际上它只只是世界上上转化成无无效能量的的全部有效效能量的总总和。耗散散了的能量量就是污染染。既然根根据热力学学第一定律律，能量既既不能被产产生又不能能被消灭，而而根据热力力学第二定定律，能量量只能沿着着一个方向向即耗散

5、散的方向转化，那那么污染就就是熵的同同义词。它它是某一系系统中存在在的一定单单位的无效效能量。在19世世纪早期，不不少人沉迷迷于一种神神秘机械第一类类永动机的的制造，因因为这种设设想中的机机械只需要要一个初始始的力量就就可使其运运转起来，之之后不再需需要任何动动力和燃料料，却能自自动不断地地做功。在在热力学第第一定律提提出之前，人人们一直围围绕着制造造永动机的的可能性问问题展开激激烈的讨论论。直至热热力学第一一定律发现现后，第一一类永动机机的神话才才不攻自破破。热热力学第一一定律是能能量守恒和和转化定律律在热力学学上的具体体表现，它它指明：热热是物质运运动的一种种形式。这这说明外界界传给物质质

6、系统的能能量（热量量），等于于系统内能能的增加和和系统对外外所作功的的总和。它它否认了能能量的无中中生有，所所以不需要要动力和燃燃料就能做做功的第一一类永动机机就成了天天方夜谭式式的设想。热力学第二二定律：1、没有某某种动力的的消耗或其其他变化，不不可能使热热从低温转转移到高温温（不可能能把热量从从低温物体体传到高温温物体而不不引起其他他变化或热热量只能自自发地从高高温物体传传向低温物物体，而不不可能从低低温物体传传向高温物物体而不引引起其他变变化）。（德德国物理学学家鲁道尔尔夫克劳修斯斯18500）2、不可能能从单一热热源吸取热热量，使之之完全变成成有用功而而不产生其其他影响（从从单一热源源

7、吸取热量量完全转化化成有用功功而不引起起其他影响响则是不可可能的）。（英英国物理学学家开尔文文（原名汤汤姆逊）11851年年）3、我国有有一句成语语“覆水难收收”，其实是是“覆水不收收”。脸盆里里的水泼到到地上，是是不可能再再收回来的的，这也可可以看作是是热力学第第二定律的的一种表述述形式。第二类永永动机：一一种从海水水吸取热量量，利用这这些热量做做功的机器器。第二类类永动机是是不可能实实现的，不不可能造成成的。这是是因为从海海水吸收热热量做功，就就是从单一一热源吸取取热量使之之完全变成成有用功并并且不产生生其他影响响。利用致致冷机就可可以把热量量从低温物物体传向高高温物体，但但是外界必必须做

8、功。热力学第三三定律：1、各种物物质的完美美晶体在绝绝对零度时时熵为零。2、与任何何等温可逆逆过程相联联系的熵变变，随着温温度的趋近近于零而趋趋近于零。3、绝对零零度不可达达到但可以以无限趋近近。人类最伟大大的十个科科学发现之之九：热力力学四大定定律18世纪，卡卡诺等科学学家发现在在诸如机车车、人体、太太阳系和宇宇宙等系统统中，从能能量转变成成“功”的四大定定律。没有有这四大定定律的知识识，很多工工程技术和和发明就不不会诞生。 热力学的四四大定律简简述如下：热力学第零零定律如果两个个热力学系系统中的每每一个都与与第三个热热力学系统统处于热平平衡(温度相同同)，则它们们彼此也必必定处于热热平衡。

9、热力学第一一定律能量守恒恒定律在热热学形式的的表现。热力学第二二定律力学能可可全部转换换成热能， 但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功 (热机不可得)。热力学第三三定律绝对零度度不可达到到但可以无无限趋近。法国物理学学家卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,17961823）(左图)生于巴黎。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。 卡诺身处蒸蒸汽机迅速速发展、广广泛应用的的时代，他他看到从国国外进口的的尤其是英英国制造的的蒸汽机，性性能远远超超过自己国国家生产的的，便决心心从事热机机效率问题题的研究。他他独辟蹊径径，

10、从理论论的高度上上对热机的的工作原理理进行研究究， 以期得到到普遍性的的规律；11824年年他发表了了名著谈谈谈火的动动力和能发发动这种动动力的机器器（右图图），书中中写道：“为了以最最普遍的形形式来考虑虑热产生运运动的原理理，就必须须撇开任何何的机构或或任何特殊殊的工作介介质来进行行考虑，就就必须不仅仅建立蒸汽汽机原理，而而且建立所所有假想的的热机的原原理，不论论在这种热热机里用的的是什么工工作介质，也也不论以什什么方法来来运转它们们。”卡诺出色地地运用了理理想模型的的研究方法法，以他富富于创造性性的想象力力，精心构构思了理想想化的热机机后称卡卡诺可逆热热机（卡诺诺热机），提提出了作为为热力

11、学重重要理论基基础的卡诺诺循环和卡卡诺定理，从从理论上解解决了提高高热机效率率的根本途途径。 卡诺在这篇篇论文中指指出了热机机工作过程程中最本质质的东西：热机必须须工作于两两个热源之之间，才能能将高温热热源的热量量不断地转转化为有用用的机械功功；明确了了“热的动力力与用来实实现动力的的介质无关关，动力的的量仅由最最终影响热热素传递的的物体之间间的温度来来确定”，指明了了循环工作作热机的效效率有一极极限值，而而按可逆卡卡诺循环工工作的热机机所产生的的效率最高高。实际上上卡诺的理理论已经深深含了热力力学第二定定律的基本本思想，但但由于受到到热质说的的束缚，使使他当时未未能完全探探究到问题题的底蕴。

12、1832年年8月24日卡诺因染染霍乱症在在巴黎逝世世，年仅336岁。按按照当明的的防疫条例例，霍乱病病者的遗物物一律付之之一炬。卡卡诺生前所所写的大量量手稿被烧烧毁，幸得得他的弟弟弟将他的小小部分手稿稿保留了下下来，其中中有一篇是是仅有211页纸的论论文-关于于适合于表表示水蒸汽汽的动力的的公式的研研究，其其余内容是是卡诺在11824-18266年间写下下的23篇论文文。后来，卡诺诺的学术地地位随着热热功当量的的发现，热热力学第一一定律、能能量守恒与与转化定律律及热力学学第二定律律相继被揭揭示的过程程慢慢形成成了。热力学第一一定律与能能量守恒定定律有着极极其密切的的关系。德国物理学学家、医生生

13、迈尔（JJuliuus Roobertt Mayyer，1814418788）（左图图）18440年2月到18441年2月作为船船医远航到到印度尼西西亚。他从从船员静脉脉血的颜色色的不同，发发现体力和和体热来源源于食物中中所含的化化学能，提提出如果动动物体能的的输入同支支出是平衡衡的，所有有这些形式式的能在量量上就必定定守恒。他他由此受到到启发，去去探索热和和机械功的的关系。他他将自己的的发现写成成论力的的量和质的的测定一一文，但他他的观点缺缺少精确的的实验论证证，论文没没能发表（直直到18881年他逝逝世后才发发表）。迈迈尔很快觉觉察到了这这篇论文的的缺陷，并并且发奋进进一步学习习数学和物物

14、理学。11842年年他发表了了论无机机性质的力力的论文文，表述了了物理、化化学过程中中各种力（能能）的转化化和守恒的的思想。迈迈尔是历史史上第一个个提出能量量守恒定律律并计算出出热功当量量的人。但但18422年发表的的这篇科学学杰作当时时未受到重重视。以后英国杰杰出的物理理学家焦耳耳（Jammes PPresccort Joulle,1881818899）（右图图）、德国国物理学家家亥姆霍兹兹（Herrmannnvon Helmmholttz,1882118944）等人又又各自独立立地发现了了能量守恒恒定律。1843年年8月21日焦耳在英英国科学协协会数理组组会议上宣宣读了论论磁电的热热效应及

15、热热的机械值值论文，强强调了自然然界的能是是等量转换换、不会消消灭的，哪哪里消耗了了机械能或或电磁能，总总在某些地地 方能得到到相当的热热。焦耳用用了近400年的时间间，不懈地地钻研和测测定了热功功当量。他他先后用不不同的方法法做了4000多次实实验，得出出结论：热热功当量是是一个普适适常量，与与做功方式式无关。他他自己18878年与与18499年的测验验结果相同同。后来公公认值是4427千克克重米每千卡卡。这说明明了焦耳不不愧为真正正的实验大大师。他的的这一实验验常数，为为能量守恒恒与转换定定律提供了了无可置疑疑的证据。1847年年，亥姆霍霍兹（左图图）发表论论力的守恒恒，第一一次系统地地阐

16、述了能能量守恒原原理，从理理论上把力力学中的能能量守恒原原理推广到到热、光、电电、磁、化化学反应等等过程，揭揭示其运动动形式之间间的统一性性，它们不不仅可以相相互转化，而而且在量上上还有一种种确定的关关系。能量量守恒与转转化使物理理学达到空空前的综合合与统一。将能量守恒恒定律应用用到热力学学上，就是是热力学第第一定律。热力学第二二定律是在在能量守恒恒定律建立立之后，在在探讨热力力学的宏观观过程中而而得出的一一个重要的的结论。1834年年，卡诺去去世两年后后，卡诺的的谈谈火火的动力和和能发动这这种动力的的机器才才有了第一一个认真的的读者-克拉拉派隆（BBenoiit Paaul EEmilee

17、Claapeyrron,11799-18644）（右图图）。他比比卡诺低几几个年级。他他在学院出出版的杂志志上发表了了题为论论热的动力力的论文文，用PV曲线翻译译了卡诺循循环，但未未引起学术术界的注意意。英国物理学学家开尔文文（Lorrd Keelvinn，18244-19007）（左左图）在法法国学习时时，偶尔读读到克拉派派隆的文章章，才知道道有卡诺的的热机理论论。然而，他他找遍了各各图书馆和和书店，都都无法找到到卡诺的11824年年论着。实实际上，他他根据克拉拉派隆介绍绍卡诺理论论写的建建立在卡诺诺热动力理理论基础上上的绝对温温标一文文在18448年发表表。18449年，开开尔文终于于弄到

18、一本本他盼望已已久的卡诺诺著作。11851年年开尔文从从热功转换换的角度提提出了热力力学第二定定律的另一一种说法，不不可能从单单一热源取取热，使之之完全变为为有用功而而不产生其其他影响；或不可能能用无生命命的机器把把物质的任任何部分冷冷至比周围围最低温度度还低，从从而获得机机械功。 德国物理学学家克劳修修斯（Ruudolpph Juuliuss Emmmanueel Cllausiius,11822-18888）（右图图）一直没没弄到卡诺诺原著，只只是通过克克拉派隆和和开尔文的的论文熟悉悉了卡诺理理论。18850年克克劳修斯从从热量传递递的方向性性角度提出出了热力学学第二定律律的表述：热量不可

19、可能自发地地、不花任任何代价地地从低温物物体传向高高温物体，他他还首先提提出了熵的的概念。英国物理学学家克拉克克.麦克斯韦韦（Jammes CClerkk Maxxwelll，1831118799）（左图图）是经典典电磁理论论的奠基人人。但他兴兴趣广泛，才才智过人，不不但是建立立各种模型型来类比不不同物理现现象的能手手，更是运运用数学工工具来分析析物理问题题的大师。他他在热力学学领域中也也做出了贡贡献。18859年他他用统计方方法导出了了处于热平平衡态中的的气体分子子的“麦克斯韦韦速率分布布律”。1877年年，奥地利利物理学家家玻尔兹曼曼（Luddwig Eduaard BBoltzzmann

20、n，184419066）（右图图）发现了了宏观的熵熵与体系的的热力学几几率的关系系。他在使使科学界接接受热力学学理论、尤尤其是热力力学第二定定律方面立立下了汗马马功劳。 1906年年，德国物物理化学家家能斯特（Walther Hermann Nernst,18641941）（左图）根据对低温现象的研究，得出了热力学第三定律，人们称之为“能斯特热定理”，有效地解决了计算平衡常数问题和许多任务业生产难题，因此获得了1920年诺贝尔化学奖。主要著作有：新热定律的理论与实验基础等。德国物理学学家普朗克克(Maxx Karrl Errnst Ludwwig PPlancck, 1185819477)（右

21、图图）是量子子物理学的的开创者和和奠基人，他他早期的研研究领域主主要是热力力学，他的的博士论文文就是论论热力学的的第二定律律。他在在能斯特研研究的基础础上，利用用统计理论论指出：各各种物质的的完美晶体体在绝对零零度时熵为为零。19911年普普朗克也提提出了对热热力学第三三定律的表表述，即“与任何等等温可逆过过程相联系系的熵变，随随着温度的的趋近于零零而趋近于于零”。 通常是将热热力学第一一定律及第第二定律作作为热力学学的基本定定律，但有有时增加能能斯特定理理当作第三三定律，又又有时将温温度存在定定律当作第第零定律。 热力学第零零定律用来来作为进行行体系测量量的基本依依据，其重重要性在于于它说明

22、了了温度的定定义和温度度的测量方方法。表述述如下： 1.可以通通过使两个个体系相接接触，并观观察这两个个体系的性性质是否发发生变化而而判断这两两个体系是是否已经达达到平衡。2.当外界界条件不发发生变化时时，已经达达成热平衡衡状态的体体系，其内内部的温度度是均匀分分布的，并并具有确定定不变的温温度值。3.一切互互为平衡的的体系具有有相同的温温度，所以以，一个体体系的温度度可以通过过另一个与与之平衡的的体系的温温度来表达达；或者也也可以通过过第三个体体系的温度度来表达。 热力学发展展史一、简介：人类很早就就对热有所所认识，并并加以应用用。但是将将热力学当当成一门科科学且有定定量的研究究，则是由由1

23、7世纪末末开始的，也也就是在温温度计制造造的技术成成熟以后，才才真正开启启了对热力力学的研究究。 热力学发展展史，基本本上就是热热力学与统统计力学的的发展史，约约可分成四四个阶段： 第一个阶段段：17世纪末末到19世纪中中叶 此时期累积积了大量的的实验与观观察的结果果，并制造造出蒸气机机，对于热(Heaat)的的本质展开开研究与争争论，为热热力学的理理论建立作作好了暖身身。在199世纪前半半叶，首先先出现了卡卡诺理论，热热机理论(第二定律律的前身)和功热互互换的原理理(第一定律律的基础)。这一阶阶段的热力力学还留在在描述热力力学的现象象上，并未未引进任何何的数学算算式。 第二个阶段段：19世纪

24、中中到19世纪70年代末末 此阶段热力力学的第一一定律和第第二定律已已完全理论论化。由于于功热互换换原理建立立了热力学学第一定律律，由第一一定律和卡卡诺理论的的结合，导导致热力学学第二定律律的成熟。另另一方面，以以牛顿力学学为基础的的气体动力力论也开始始发展，但但这期人们们并不了解解热力学与与气体动力力论之间的的关连。第三个阶段段：19世纪70年末到到20世纪初初这个时间内内，首先由由波兹曼将将热力学与与分子动力力学的理论论结合，而而导致统计计热力学的的诞生，同同时他也提提出非平衡衡态的理论论基础，至至20世纪初初吉布斯(Gibbbs)提出出系综理论论建立统计计力学的基基础。 第四个阶段段：2

25、0世纪30年代到到今主要是量子子力学的引引进而建立立了量力统统计力学，同同时非平衡衡态理论更更进一步的的发展，形形成了近代代理论与实实验物理学学中最重要要的一环。 二、温度计计的发展：1593年年：意大利利伽利略建建造了第一一支温度计计，如上图图： 此空气为为测温物质质由玻璃泡泡内空气的的热胀冷缩缩来指示冷冷暖。1632年年：法国JJean Rey，将将伽利略的的温度计倒倒转过来，并并注入水，以以水为测温温物质。利利用水的热热胀冷缩来来表示温度度高低，但但管子是开开口的，因因而水会不不断蒸发。1657年年：位于意意大利，佛佛罗伦萨的的西门图科科学院的院院士，改用用酒精为测测温物质，并并将玻璃管

26、管的开口封封闭，除了了避免酒精精蒸发同时时不受大气气压力影响响的温度计计，同时选选择了最高高和最低的的温度固定定点。 1659年年：巴黎天天文学家BBoullliau将将西门图院院士传到法法国的温度度计充以水水银，而制制造出第一一支水银温温度计。1660年年到17000年期间间：博伊尔尔(Boyyle)和和其助理虎虎克(Hoooke)，甚至牛牛顿均体认认到制定温温标的重要要性，虽然然他们现代代温度计没没有采用制制定的温标标但他们对对温度计的的发展是非非常重要的的。 1702年年：阿蒙顿顿(Amoontonns)仿伽伽利略的方方法制出一一个装有水水银的U型且与大大气压力无无关的气体体温度计，与与

27、现今标准准气体温度度计相近。 1714年年：Fahhrenhheit，荷荷兰气象学学家，制作作出第一批批刻度可靠靠的温度计计(有水银的的，也有酒酒精的)。他选定定三个温度度固定点，(1)零度度为冰水和和氯化铵的的混合物，(2)322度为冰水水混合的温温度。(3)966度为人体体的温度，这就是华氏氏温标，。17244年他测量量水的沸点点为2122度，同时时他还证明明了沸点会会随大气压压力变化。现现代人以冰冰在标准气气压下的沸沸点标以1180刻度度是为华氏氏温标。 1742年年：瑞典天天文学家CCelsiius，引引进百分刻刻度法。他他把水的沸沸点定为00度，水的的冰点定为为100度，此此即所谓摄

28、摄氏温标。其其同事Sttromeer将此两两温度值倒倒过来即近近代所用的的摄氏温标标。到此为为止，温度度计算是定定型了。 问：近代代的温度计计有那些种种类呢? 三、热量概概念的演进进：人们长久以以来对温度度和热量的的概念混淆淆不清。多多数人以为为物体冷热热的程度代代表着物体体所含热的的多寡。首先德国SStahll教授提出出热是一种种燃素，后后来荷兰BBoerhhaavee教授甚至至说热是一一种物质。虽虽然热是一一种物质的的说法不正正确，但BBoerhhaavee教授将400冷水与同同质量800热水相混混而得600的水，却却隐射地得得到热量守守恒的一个个简单定则则。不过对对于不同质质量，甚至至不

29、同物质质的冷热物物体混合，他他就难以解解释了。另一类的人人如Hoooke，就就认为热是是物质各部部激烈的运运动，牛顿顿也认为热热是粒子的的运动。 1740年年左右，俄俄彼得堡科科学院院士士克拉夫特特提出冷水水、热水混混合的公式式，认为混混合后温度度(当时称之之为热)为其中c1,c2为数数据fitttingg 的系数数，以当今今的眼光来来看，可以以视为比热热。 1750年年由德移民民到彼得堡堡的Ricchmannn院士也也做了一系系列热量测测的研究，他他将不同温温度的水混混合，研究究热量的损损失，并改改进克拉夫夫特的公式式： 此公式虽不不正确，但但他却指混混合前后，热热量要相等等的概念。插曲，R

30、ichmann为重复Franklin的实验时不幸被雷打死 1755年年，Lammbertt院士才将将热量与温温度的概念念加以区别别和澄清。真正对热量量测量工作作有巨大贡贡献的是英英化学教授授J. BBlackk。他不仅仅成功的澄澄清了温度度和热量这这两个概念念，同时提提出相变时时潜热的概概念，并暗暗示出不同同物质具有有不同的热容量。而他的的学生W. Irvvine正正确提出热热容量的概概念。1777年年化学家拉拉瓦锡(LLavoiisierr)和拉普普拉斯(LLaplaace)设设计了一个个所谓拉普普拉斯冰量量热器，可可以正确测测出热容量量和潜热。 1784年年麦哲伦(Mageellann)引

31、进比比热的术语语，同一时时期威尔克克(Willcke)提出若把把水的比热热是为1，则可以以定出其他他物质的比比热。 但是在这一一段期间人人们依然认认为拉瓦锡锡提出热是是一种物质质是正确的的。 1789年年出生于美美国后到英英国又到德德国而受封封的Couunt RRumfoord 原名Bennjaniin Thhompsson在在慕尼黑兵兵工厂监督督大炮钻孔孔，发现热热是因摩擦擦而产生，因因断言，热热不是物质质而是来自自运动。 1799年年英国化学学家后来的的首任皇家家研究院院院长戴维(Davyy)在维持持冰点的真真空中容器器中进行摩摩擦的实验验，发现即即使是两块块冰相互摩摩擦也有些些冰熔化成成

32、水，所以以Davyy认为摩擦擦引起物体体微粒的振振动，而这这种振动就就是热。 虽然有Coount Rumfford 和Davyy教授极力力否定热是是一种物质质说法，但但是仍无法法改变人们们认为热是是一种物质质的概念，直直到19世纪中中叶以后，Carnot身后50年其理论再被人们重视加上德国Mayer医师和英国物理学家进耳(J.D. Joule)的努力才改变了人们的观念，促使了第一定律和第二定律成熟的产生。 四、能量守守恒与功能能互换：首先谈Caarnott这个人。CCarnoot(17796-11832)祇活了366岁，活于于拿破仑末末期时代。1832他先患猩红热，又得了脑膜炎最后死于霍乱，所

33、以几乎所有研究数据都被烧毁了。其弟于其死后46年(1878年)将其部份手稿交给法科学院。其中他还计算热动当量的数值，约365 kgwm/kcal，(现今用的数值是4.187 Joule/cal)，他明白指出热不是一种物质而是一种能量的形成，虽然他是最早有热力学中能量守恒概念的人，但由于晚了近50年，其间有J.R. Mayer和焦耳提出功能互换的原理，故一般都不把Carnot视为能量守恒定律的创始人。且1878年时第一定律和第二定律皆已完成了。 J.R. Mayeer是一德德国的医生生，但对行行医兴趣不不大，他没没有实验设设备，更没没有从当代代任何物理理学家取得得帮助，是是一个独立立研究的工工作

34、者。11840年年左右，MMayerr的第一篇篇论文寄给给德国物理理年鉴，文文中提出能能量守恒和和转换的概概念，认为为运动，热热、电等都都可以归结结为一种力力的现象，它它们有一定定的规律转转换，但此此论文被退退回并未发发表。18842年Mayeer不死心心又投稿到到化学和药药学年鉴上上，除了重重述能量守守恒的概念念，并提出出热可以作作功，功也也可以产生生热的能量量等价的观观念，并根根据比热实实验数据推推出热功当当量 1kkcal=365kkgwm ，此文文也未受重重视，于是是18455年自费印印发了第三三篇论文，且且明确指出出是如何计计算热功当当量的，是是气体在等等压膨胀过过程中所作作的功等于

35、于定压下所所吸数热量量与定容下下所吸数的的热量之差差。后来称称Cp-CCv=R 为Mayeer公式。因因为Mayyer所用用推理方法法无法为当当代人所习习惯，同时时又与焦耳耳发生谁是是第一个发发现能量守守恒的人的的争议，加加上两个小小孩先后夭夭折，一连连串打击导导致精神失失常，在精精神病院受受尽折磨。英国J.PP.焦耳(Daaltonn的学生)，花了将将近40年的时时间来证明明由功转换换成热时，功功和所产生生热之比是是一个恒定定的值，即即热功当量量。从18843年发发表了一系系列论文描描述如何测测热功当量量(当时并未未得到重视视)，到18778年得到到当量值4423.885 kggwm/kkc

36、al=4.1554 Jooule/cal与与现今的标标准值误差差在1%之内。与焦耳同时时期时德国国Hermmann Von Helmmholttz也对能能量守恒和和转换定律律有著名的的贡献。(原是生理理学家，后后成为著名名数学和物物理学家)。他将能能量形成及及守恒的概概念作了一一次整合。 五、第一定定律的形成成：因为功能互互换及能量量守恒的概概念在18845年左左右已形成成，故第一一定律数学学式也呼之之欲出。德国科学家家R. CClaussius是是第一位把把热力学第第一运动定定律用数学学形式表达达出来的人人。在18850年，Claausiuus所发表表论文中，此此水蒸发为为例，认为为物体热量

37、量的增加量量dQ等于物物体中热量量的变化ddH，内功功的变化ddJ和外功功变化dWW的和，即即 他把物体中中存在的热热，解释成成物体组成成粒子的动动能,温度相关关，而内功功则是由粒粒子系统所所定的状态态函数。但但因不知这这两者具体体表达式，而而将上式写写成 Claussius没没有对U命名，次次一年Loord KKelviin称U为内能。 六、卡诺的的热机理论论与第二定定律的发现现：热力学第二二定律的发发现与提高高热机效率率的研究有有密切的关关系。蒸气气机在188世纪就已已发明了，1765和1782年瓦特两次改进蒸气机的设计，但效率不高。 1824年年，24岁的Carrnot发发表著名的的论文

38、即所所谓卡诺定定理，对于于第二定律律的热机理理论有重要要地位，此此论文提出出可逆的理理想引擎，及及所谓的CCarnoot Cyycle，(注意Carrnot此此时是主张张热质说)得知理想想引擎效率率取决于热热质在转移移时，两个个温度差有有关。同时时推论出永永动机是不不可能实现现的，并证证明此种循循环是具有有最大效率率的循环。在表示出第第一定律的的18500年Clauusiuss论文中，他他也已能量量守恒和转转换的观点点重新验证证了卡诺定定理，而提提出第二定定律。在其其18544年的论文文中提到如果没有有外界作功功的情况下下，热永远远不能由冷冷的物体传传向热的物物体。到了18665年第二二定律概念念更加成熟熟，熵的概概念被Cllausiius提出出，而写出出另一种形形式的第二二定律，对对于所有可可逆循环过过程中 几乎与Cllauissus同时时间，Loord KKelviin(原名名W. TThomsson爱尔尔兰人)研究Carrrnott Cyccle也提提出第二定定律，同时时更由此而而定出绝对对温标，又又称凯氏温温标，K。