thermodynamics是什麼意思，thermodynamics的意思翻譯、用法、同義詞、例句

thermodynamics英标

英:/'ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪks/ 美:/'ˌθɜːrmoʊdaɪˈnæmɪks/

常用解釋

熱力學

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專業解析

熱力學（Thermodynamics） 是物理學的一個基礎分支，主要研究熱、功、溫度與能量之間的轉換關系及其對物質宏觀性質的影響。它揭示了能量傳遞與轉化的基本規律，是理解自然界和工程系統中能量行為的關鍵框架。

1. 核心研究對象：

   • 能量轉換：特别是熱能與其他形式能量（如機械能、電能）之間的相互轉化。
   • 系統平衡：研究處于平衡态或經曆狀态變化的系統（如氣體膨脹、化學反應）。
   • 宏觀性質：關注物質的整體特性（如壓力、體積、溫度、熵），而非微觀粒子行為。

2. 四大基本定律：

   • 熱力學第零定律：定義了溫度的概念。如果兩個系統分别與第三個系統處于熱平衡，則它們彼此也處于熱平衡。這為溫度測量提供了理論基礎。
   • 熱力學第一定律（能量守恒定律）：能量既不能被創造，也不能被消滅，隻能從一種形式轉化為另一種形式。對于一個系統，其内能的變化等于系統吸收的熱量減去系統對外所做的功。數學表達式為： $$ Delta U = Q - W $$ 其中 $Delta U$ 是系統内能變化，$Q$ 是系統吸收的熱量，$W$ 是系統對外做的功。
   • 熱力學第二定律：指出了能量轉換過程的方向性和限度。核心包括：
     • 克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。
     • 開爾文表述：不可能從單一熱源吸熱使之完全變為有用功而不産生其他影響。
     • 引入了熵（Entropy） 的概念，描述系統的無序度。孤立系統的熵永不減少（熵增原理）。
   • 熱力學第三定律：絕對零度（0 K 或 -273.15°C）不可達到。當系統溫度趨近于絕對零度時，系統的熵趨近于一個恒定最小值。

3. 關鍵應用領域：

   • 工程熱力學：是設計發動機（内燃機、蒸汽輪機、噴氣發動機）、制冷空調系統、熱泵、發電廠（火力、核能）的核心理論基礎。
   • 化學熱力學：預測化學反應的方向、平衡條件（化學平衡常數）、反應熱效應（焓變），是化學、化工、材料科學的基礎。
   • 統計力學基礎：熱力學定律為從微觀粒子統計行為推導宏觀性質提供了宏觀約束和驗證。
   • 能源科學：理解能源利用效率（熱效率）、可再生能源轉換（如太陽能熱發電）、能源儲存等。

熱力學是一門揭示能量本質及其轉換規律的普適性科學。其定律不僅深刻影響了物理學和化學的發展，更是現代能源、動力、化工、材料乃至環境工程等衆多技術領域的基石，為我們理解和利用能量提供了不可替代的理論框架。

— 參考來源：MIT OpenCourseWare - Thermodynamics , NASA - Thermodynamics , American Physical Society - Thermodynamics , International Energy Agency - Energy Efficiency

網絡擴展資料

"Thermodynamics"（熱力學）是物理學和工程學的重要分支，研究熱、功、能量及其相互轉換的規律。以下是詳細解釋：

1.核心定義

• 詞源：源自希臘語 "thermo"（熱）和 "dynamics"（動力），意為“熱的運動”。
• 研究對象：宏觀系統的能量轉化過程，關注溫度、壓力、體積等物理量之間的關系。

2.四大基本定律

• 第零定律：若兩個系統分别與第三個系統處于熱平衡，則它們彼此也處于熱平衡（定義溫度的基礎）。
• 第一定律：能量守恒定律，系統内能變化等于吸收的熱量減去對外做的功（公式：$Delta U = Q - W$）。
• 第二定律：孤立系統的熵（混亂度）永不減少，定義了熱量傳遞的方向性（如熱量自發從高溫流向低溫）。
• 第三定律：絕對零度（0 K）無法通過有限步驟達到，此時系統熵趨于最小值。

3.主要分支

• 經典熱力學：基于宏觀觀測，通過實驗總結規律，適用于工程應用（如熱機效率）。
• 統計熱力學：從微觀粒子運動出發，用統計學解釋宏觀性質（如溫度與分子動能的關系）。
• 化學熱力學：研究化學反應中的能量變化（如焓變、吉布斯自由能判斷反應方向）。

4.關鍵概念

• 系統與環境：系統是研究對象（如氣缸内的氣體），環境是系統外的部分。
• 狀态函數：如内能（U）、熵（S）、焓（H），其變化僅與初末狀态有關。
• 過程與路徑：等溫（溫度恒定）、絕熱（無熱交換）等不同能量交換方式。

5.應用領域

• 工程：内燃機、制冷循環、發電廠設計。
• 化學：反應平衡預測、相變分析（如冰融化）。
• 環境科學：生态系統能量流動、溫室效應模型。
• 新興領域：量子熱力學、生物熱力學（如細胞能量代謝）。

若需具體案例（如卡諾循環）或公式推導，可進一步提問！

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