『壹』 熱學的發展簡史
人類對熱現象的認識首先源於對火的認識 古代西方:火、土、水、風是構成萬物的四個主要元素。
中國古代:金、木、水、火、土五行學說。
實際古代物理學主要成就是古代原子論,人們用古代原子論解釋一切現象,其特點是猜測性的思辮。 熱是物質內部分子運動的表現這一基本思想逐步確立,但由於缺乏精確實驗根據,尚未形成科學理論。
18世紀中葉以後,系統的計溫學和量熱學的建立,使熱現象的研究走上實驗科學的道路,由於各種物理現象的相互聯系尚未被揭示出來,「熱質」這一特殊的「物質」被臆想出來,在以「將錯就錯」的形式發揮一定作用後最終退出歷史舞台。 在1644年笛卡兒在《哲學原理》中就提出了運動不變的思想,但沒有給出具體反映這種不變性本質的物理概念。隨著人們對自然界認識的不斷加深和拓廣,逐步發現不同的物理現象之間存在著內在的聯系。德國科學家邁耶從哲學角度首先確定了這種永恆性,他堅信「無不生有,有不變無」,通過對馬拉車運動過程進行了細致地分析,指明輪子摩擦散熱和馬做功一定有確定的比例;後來英國科學家焦耳通過大量精確和嚴格的實驗,測量出熱功當量為4.18J/cal,確立了建立能量轉化與守恆定律的實驗基礎;德國科學家亥姆霍茲最終建立了能量守恆定律的數學表達。他從v=推出了mgh=1/2mv^2,並建議用1/2mv^2代替mv表示機械運動的強弱,用來度量能量的改變。能量轉化與守恆定律的建立過程說明了正確的哲學思想、嚴格的實驗和嚴密的數學推理是自然科學認知過程的三個基本要素。
熱力學第一定律就是能量轉化與守恆定律在熱現象過程中的具體表現。在熱力學第一定律建立以後,德國物理學家克勞修斯和英國物理學家開爾文通過分別對法國工程師卡諾關於理想熱機效率問題研究成果的細致分析,各自獨立的發現了熱力學第二定律,並找到了反映物質各種性質的熱力學函數。
1850年前後,物理學界普遍認識到了熱現象和分子運動的聯系,但微觀結構和分子運動的物理圖像仍是模糊或未知的。憑借著對分子運動的假設和運用統計方法,克勞修斯正確地導出了氣體實驗公式。另外,麥克斯韋和玻爾茲曼在研究分子分布規律和平衡態方面也做出了卓有成效的工作。後來吉布斯把玻耳茲曼和麥克斯韋所創立的統計方法推廣而發展成為系統的理論,將平衡態和漲落現象統一起來並結合分子動理論一起構成統計物理學。 在1900年歐洲物理年會上,英國物理學家開爾文發表過一段非常著名的講話,其中他不僅講道「19世紀已將物理學大廈全部建成,今後物理學家的任務就是修飾完善這座大廈了」,而且又講道「在物理學的天空中幾乎一片晴朗,只存在兩朵烏雲。」他所指的兩朵烏雲其實就是邁克爾遜—莫雷測量「以太風」實驗和測量黑體輻射實驗中用現有的經典物理無法解釋。後來對「以太」的測量的研究和愛因斯坦狹義相對論的建立,揭示了經典牛頓時空觀的嚴重缺陷;而對黑體輻射能譜分布規律的研究及對熱容量的研究,揭示了經典統計物理學理論的重大缺陷,發現了微觀運動的新特性。1900年普朗克提出了能量量子化的假設,用這種假設成功地揭示了黑體輻射問題。與量子力學的有機結合使經典統計物理學發展成為量子統計物理學。二十世紀五十年代以後,非平衡態熱力學和統計物理學得到迅速發展,其代表人物是比利時物理學家普里高金。
『貳』 熱力學第一定律是什麼
熱力學第一定律就是能量守恆定律。
不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恆的定律,表達式為△U=Q+W。表述形式:熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體,也可以與機械能或其他能量互相轉換,但是在轉換過程中,能量的總值保持不變。
該定律經過邁爾J.R.Mayer、焦耳J.P.Joule等多位物理學家驗證。熱力學第一定律就是涉及熱現象領域內的能量守恆和轉化定律。十九世紀中期,在長期生產實踐和大量科學實驗的基礎上,它才以科學定律的形式被確立起來。
(2)熱力學發明了什麼東西擴展閱讀
1、流體力學的能量守恆定律:
在流體力學中有一種邊界層表面效應,又稱"伯努利效應「。是指流體速度加快時,物體與流體接觸的界面上的壓力會減小,反之壓力會增加,伯努利效應是流體力學中的能量守恆定律。伯努利因發現這一現象並成功解釋它而創立的流體力學。
2、電磁學的能量守恆定律:
根據楞次定律,感應電流所產生的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化,這種阻礙的結果就使得電磁感應的過程中將其他形式的能量轉化為電能,感應電流形成迴路,再將電能轉化為其他形式的能量。楞次定律所揭示的感應電流與原磁場的關系本質仍然是能量轉化的關系,即能量守恆定律。
『叄』 熱力學溫標是誰發明的
開爾文,所以單位就是開(k)
『肆』 熱力學方面獲得諾貝爾獎的有哪些科學家
我知道的有五個:
J.D.范.德瓦爾斯Johannes van der Waals(1837-1923) 荷蘭 氣體和液體狀態方程
1910年諾貝爾物理學獎
M.普朗克Max Planck (1858-1947) 德國 發現能量子(量子理論)熱二律
1918年諾貝爾物理學獎
W.H.能斯脫 Walther Hermann Nernst(1864-1941) 德國 熱化學,熵基準
1920年諾貝爾化學獎
L.昂薩格 Lars Onsager(1903-1976) 美國 不可逆過程熱力學理論
1968年諾貝爾化學獎
I.普里戈金Ilya Prigogine (1917-) 比利時 熱力學的耗散結構理論
1977年諾貝爾化學獎
『伍』 利用熱力學定律的物品
太多了,你生活的周圍幾乎都與熱力學有關。因為人們的生活、工作都離不開對能量的消耗與利用,離不開過程的進行。如下都是與熱力學緊密相關的。
如:大到火箭推動器、飛機的引擎、汽車和拖拉機等的內燃機、原始火車的蒸汽機、輪船用的燃氣輪機、火力電廠里鍋爐、蒸汽輪機、製冷機、冷庫,……,小到家用的許多電器,如冰箱、空調、燃油割草機、柴油發動機等。總之,所有與循環有關的,都與熱力學定律有關。
上述是關於循環方面的。如果再考慮能量守恆方面的,那幾乎都是,只不過是各有各的特點。如燃煤氣熱水器,是利用了燃燒熱與水吸熱的平衡關系,爐灶與食物的烹調也存在能量平衡關系,人吃的食物也與能量有關,人的運動也與能量的消耗有關(參見沈維道主編《工程熱力學》第四版,第二章,第八節「人體的能量平衡」)。
熱力學第一、二定律,是18世紀初迫於熱機的發展要求而產生的,是來自於實際的,是人們追求第一類永動機和第二類永動機的失敗總結,是高度概括性的總結,因而可以指導幾乎所有的過程。而我們現在的發展與實際應用,都離不開熱力學定律。
但熱力學的高度概括性,因此,它是一個黑箱模型,是對方向性的指導,不能具體指導。
『陸』 愛因斯坦發明了什麼東西
復印機
起初,愛迪生發明的石蠟紙,只是普遍運用於食品,糖果的包裝材料上,後來他嘗試在蠟紙上刻出文字輪廓,形成一張石蠟刻字紙版,在紙版下墊上白紙,再用墨水的滾輪從刻字的石蠟紙上滾一滾,奇妙的事發生了,白紙上出現清楚的字跡。之後又經過多次的改良試驗,1976年,愛迪生開始量產他發明的復印機,一下子,機關,學校,事業單位,團體都採用這種蠟紙油印機。由於愛迪生復印機大受歡迎,風行全球,使得愛迪生深切體驗到,應該發明人們普遍而且深切需要的東西。
同步發報機
早期的電報機,一次只能傳遞一個訊息,而且不能同時交換信號,由於愛迪生本身是電報技師,便著手改良傳統發報機,製造出二重發報機,1974年又研發出四重發報機,也就是同步發報機。在無線電還沒有發展的當時,同步發報機是一項重大的突破。
改良電話機
我們都知道,現代電話是由貝爾所發明的,事實上,電話能夠清晰的接收與發話,要歸功於愛迪生一次又一次的試驗,突破傳統的窠臼,製造出碳粉送話器,一舉提高了電話的靈敏度,音量,接收距離,否則,我們現在打電話時還是會常常:喂!喂!聽不到啊,聽不清楚啦。
留聲機誕生
1877年12月的一個夜裡,夢羅園實驗室的工作人員微微顫抖著,不是因為寒冷,而是因為他們聽到了,人類有史以來第一次的錄音:「瑪琍有隻小綿羊,毛色白皙像雪樣,不論瑪琍到哪裡,小羊總在她身旁……這項偉大的發明,不用小罐子老師多作介紹,大家都可以了解,它的應用面有多廣。法國政府,還因此授與愛迪生爵士的頭銜呢!後來,愛迪生又多次改良留聲機,直到將滾筒式改成膠木唱盤式為止,這中間可不是一,二年而已,而是歷經幾十年的不斷改進喔!
光明的使者
19世紀初,人們開始使用煤氣燈(瓦斯燈),但是煤氣靠管道供給,一但漏氣或堵塞,非常容易出事,人們對於照明的改革,十分殷切。事實上,愛迪生為自己訂定了一個不可能的任務:除了改良照明之外,還要創造一套供電的系統。
於是他和夢羅園的夥伴們,不眠不休的做了1600多次耐熱材料和600多種植物纖維的實驗,才製造出第一個炭絲燈泡,可以一次燃燒45個鍾頭。後來他更在這基礎上不斷改良製造的方法,終於推出可以點燃1200小時的竹絲燈泡。
『柒』 材料熱力學主要研究什麼
定義:用熱力學的基本原理和方法研究材料制備和使用過程中的物理變化和化學反應宏觀規律的熱力學分支學科.
『捌』 熱力學獲得諾貝爾獎的人有那些
1901年
荷蘭雅克布斯·范特霍夫
發現了化學動力學法則和溶液滲透壓
1902年
德國赫爾曼·費歇爾
合成了糖類和嘌呤衍生物
1903年
瑞典阿累尼烏斯
提出了電離理論,促進了化學的發展。
1904年
英國威廉·拉姆齊爵士
發現了空氣中的稀有氣體元素並確定他們在周期表裡的位置。
1905年
德國阿道夫·拜耳
對有機染料以及氫化芳香族化合物的研究促進了有機化學與化學工業的發展。
1906年
法國穆瓦桑
研究並分離了氟元素,並且使用了後來以他名字命名的電爐。
1907年
德國愛德華·畢希納
對酶及無細胞發酵等生化反應的研究。
1908年
紐西蘭歐內斯特·盧瑟福爵士
對元素的蛻變以及放射化學的研究。
1909年
德國威廉·奧斯特瓦爾德
對催化作用、化學平衡以及化學反應速率的研究。
1910年
德國奧托·瓦拉赫:
在脂環類化合物領域的開創性工作促進了有機化學和化學工業的發展的研究。
1911-1920
1911年
法國瑪麗亞·居里
發現了鐳和釙,提純鐳並研究鐳的性質。
1912年
法國格利雅
發明了格氏試劑,促進了有機化學的發展。
法國保羅·薩巴蒂埃
發明了有機化合物的催化加氫的方法,促進了有機化學的發展。
1913年
瑞士阿爾弗雷德·沃納
對分子內原子成鍵的研究,開創了無機化學研究的新領域。
1914年
美國西奧多·理查茲
精確測量了大量元素的原子量。
1915年
德國理查德·威爾施泰特
對植物色素的研究,特別是對葉綠素的研究。
1918年
德國弗里茨·哈伯
對單質合成氨的研究。
1920年
德國沃爾特·能斯特
對熱力學的研究。
1921-1930
1921年
英國弗雷德里克·索迪
對放射性物質以及同位素的研究。
1922年
英國弗朗西斯·阿斯頓
使用質譜儀發現了非放射性元素的同位素,並且闡明了整數法則。
1923年
奧地利弗里茨·普雷格爾
創立了有機化合物微量分析法。
1925年
奧地利理查德·席格蒙迪
對膠體溶液的異相性質的證明,確立了現代膠體化學的基礎。
1926年
瑞典斯維德伯格
對分散系統的研究。
1927年
德國海因里希·維蘭德
對膽汁酸及相關物質的結構的確定。
1928年
阿道夫·溫道斯
對甾類以及它們和維他命之間的關系的研究。
1929年
英國亞瑟·哈登和瑞典漢斯·奧伊勒-克爾平
對糖類的發酵以及發酵酶的研究和探索。
1930年
德國漢斯.費歇爾
對血紅素和葉綠素等的研究,特別是血紅素的合成。
1931-1940
1931年
德國卡爾·博施和弗里德里希·柏吉斯
發明與發展化學高壓技術。
1932年
美國蘭格繆爾
對表面化學的研究與發現。
1934年
美國哈羅德·尤里
發現了重氫(氘)
1935年
法國弗列德里克·約里奧-居里和伊倫·約里奧-居里
合成了新的放射性元素。
1936年
荷蘭Petrus (彼得)·約瑟夫·威廉·德拜
通過對偶極矩、X射線和氣體中電子的衍射的研究來了解分子結構
1937年
英國沃爾·霍沃思
對碳水化合物和維生素C的研究
瑞士保羅·卡勒
對類胡蘿卜素,黃素和維生素A、B2的研究
1938年
奧地利理查德·庫恩
對類胡蘿卜素和維生素的研究
1939年
德國阿道夫·布特南特
對性激素的研究。
瑞士利奧波德·雷吉卡
對聚亞甲基和高萜烯的研究。
『玖』 熱力學在生活中的實例
熱力學在生活中的實例有:
1、空調與冰箱的製冷系統(將電能轉移熱能)。
原理:製冷系統可以把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽,使蒸汽的體積減小,壓力升高。壓縮機吸入從蒸發器出來的較低壓力的工質蒸汽,使之壓力升高後送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體。
經節流閥節流後,成為壓力較低的液體後,送入蒸發器,在蒸發器中吸熱蒸發而成為壓力較低的蒸汽,再送入壓縮機的入口,從而完成製冷循環。
原理:微波爐的加熱原理是以物料吸收微波能是物料中極性分子與微波電磁場相互作用的結果,在外加交變電磁場作用下,物料內極性分子極化並隨外加交變電磁場極性變更而交變取向,如此眾多的極性分子因頻繁相互間摩擦損耗,使電磁能轉化為熱能。
(9)熱力學發明了什麼東西擴展閱讀:
熱力學過程的應用主要應用在以下這些方面:
1、化工生產。
(1)、流體的壓縮過程。
這是流體的升壓過程,其目的是供給能量以克服流體輸送過程中受到的阻力,或滿足後續工序的要求。氣體壓縮過程的功耗,可用壓縮機的等熵效率估算,也可用壓縮機的等溫效率估算。
(2)、流體的膨脹過程。
這是流體的降壓過程。流體膨脹的目的是降低流體的壓力,以適應後續工序的需要。如鍋爐的蒸汽壓力高於用汽設備的使用壓力時,降壓才能使用。還可以降低氣體的溫度,以獲得低溫或使氣體液化,如製冷和深度冷凍時的氣體降壓。
(3)、蒸汽動力循環。
這是利用工作介質的循環變化將熱能轉化為機械能的過程。最簡單的蒸汽動力循環是蘭金循環。液態工作介質在鍋爐吸熱而蒸發成為過熱蒸汽,再經透平膨脹成低壓濕蒸汽,接著進入冷凝器冷凝成為飽和液體,最後經泵加壓重又進入鍋爐中,完成了一個循環。
2、製冷循環。
這是利用製冷工作介質的循環變化將熱量由低溫物體傳給高溫環境的過程。製冷循環有空氣壓縮製冷循環、蒸氣壓縮製冷循環、蒸汽噴射製冷循環、吸收製冷循環等。
化工生產採用製冷循環的目的,是獲得低溫以發生預期的變化,或充分利用低溫位熱。例如小型工廠中用吸收製冷裝置回收利用低溫位熱,以節約電能。
3、熱泵循環。
熱泵循環的流程與蒸氣壓縮製冷循環相同,區別僅在於工作的溫度范圍不同:熱泵循環的下限溫度是環境溫度,上限溫度為供熱溫度;製冷循環的上限溫度是環境溫度,下限溫度為製冷溫度。
在化工生產中,通過熱泵循環提高熱的溫位,熱能可以循環使用或回收利用。對於溫度降低不大的過程,例如沸點上升不大的蒸發和組分沸點差很小的精餾,都可通過熱泵循環以節約能耗。