熱力學第一定律檢視原始碼討論檢視歷史

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熱力學第一定律是一個科技名詞。

漢字(拼音:hàn zì，注音符號:ㄏㄢˋ ㄗˋ)，又稱中文、中國字、方塊字，是漢語的記錄符號，屬於表意文字的詞素音節文字。世界上最古老的文字之一，已有六千多年的歷史。在形體上逐漸由圖形變為筆畫，象形變為象徵，複雜變為簡單;在造字原則上從表形、表意到形聲。除極個別漢字外(如瓩、兛、兣、呎、嗧等)，都是一個漢字一個音節。 需要注意的是，日本、韓國、朝鮮、越南等國在歷史上都深受漢文化的影響，甚至其語文都存在借用漢語言文字的現象。

名詞解釋

熱力學第一定律（the first law of thermodynamics）是涉及熱現象領域內的能量守恆和轉化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恆。

表述為：物體內能的增加等於物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和 。即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。其推廣和本質就是著名的能量守恆定律。

該定律經過邁爾（J.R.Mayer）、焦耳（J.P.Joule）等多位物理學家驗證。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。

發展簡史

19世紀初，由於蒸汽機的進一步發展，迫切需要研究熱和功的關係，對蒸汽機「出力」作出理論上的分析，所以熱與機械功的相互轉化得到了廣泛的研究 [2] 。

埃瓦特（Peter Ewart，1767—1842）對煤的燃燒所產生的熱量和由此提供的「機械動力」之間的關係作了研究，建立了定量聯繫。

丹麥工程師和物理學家柯爾丁（L.Colding，1815—1888）對熱、功之間的關係也作過研究。他從事過摩擦生熱的實驗，1843年丹麥皇家科學院對他的論文簽署了如下的批語 「柯爾丁的這篇論文的主要思想是由於摩擦、阻力、壓力等造成的機械作用的損失，引起了物體內部的如熱、電以及類似的動作，它們皆與損失的力成正比。」

俄國的赫斯（G.H.Hess，1802—1850）在更早就從化學的研究得到了能量轉化與守恆的思想。他原是瑞士人，3歲時到俄國，當過醫生，在彼得堡執教，他以熱化學研究著稱。

1836年赫斯向彼得堡科學院報告：「經過連續的研究，我確信，不管用什麼方式完成化合，由此發出的熱總是恆定的，這個原理是如此之明顯，以至於如果我不認為已經被證明，也可以不加思索就認為它是一條公理。」

於1840年3月27日在一次科學院演講中提出了一個普遍的表述：「當組成任何一種化學化合物時，往往會同時放出熱量，這熱量不取決於化合是直接進行還是經過幾道反應間接進行。」以後他把這條定律廣泛應用於他的熱化學研究中。

赫斯的這一發現第一次反映了熱力學第一定律的基本原理；熱和功的總量與過程途徑無關，只決定於體系的始末狀態。體現了系統的內能的基本性質——與過程無關。赫斯的定律不僅反映守恆的思想，也包括了「力」的轉變思想。至此，能量轉化與守恆定律已初步形成。

其實法國工程師薩迪·卡諾（Sadi Carnot，1796—1832）早在1830年就已確立了功熱相當的思想，他在筆記中寫道：「熱不是別的什麼東西，而是動力，或者可以說，它是改變了形式的運動，它是（物體中粒子的）一種運動（的形式）。當物體的粒子的動力消失時，必定同時有熱產生，其量與粒子消失的動力精確地成正比。相反地，如果熱損失了，必定有動力產生。」

「因此人們可以得出一個普遍命題：在自然界中存在的動力，在量上是不變的。準確地說，它既不會創生也不會消滅；實際上，它只改變了它的形式。」

卡諾未作推導而基本上正確地給出了熱功當量的數值：370千克米/千卡。由於卡諾過早地死去，他的弟弟雖看過他的遺稿，卻不理解這一原理的意義，直到1878年，才公開發表了這部遺稿。這時，熱力學第一定律早已建立了。

對能量轉化與守恆定律作出明確敘述的，首先要提到三位科學家。他們是德國的邁爾（RobertMayer，1814—1878）、赫姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821—1894）和英國的焦耳。