在熱力學(xué)里,熱庫(kù)被視為是一固定溫度的熱來(lái)源。熱庫(kù)的溫度不會(huì)因?yàn)闊崃吭黾踊虮怀殡x而有任何改變。
熱力學(xué)
熱力學(xué),全稱熱動(dòng)力學(xué)(法語(yǔ):thermodynamique,德語(yǔ):Thermodynamik,英語(yǔ):thermodynamics,源于古希臘語(yǔ)θερμ??及δ?ναμι?)是研究熱現(xiàn)象中物態(tài)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的學(xué)科;它著重研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)以及與準(zhǔn)平衡態(tài)的物理、化學(xué)過(guò)程。熱力學(xué)定義許多宏觀的物理量(像溫度、內(nèi)能、、壓強(qiáng)等),描述各物理量之間的關(guān)系。熱力學(xué)描述數(shù)量非常多的微觀粒子的平均行為,其定律可以用統(tǒng)計(jì)力學(xué)推導(dǎo)而得。
熱力學(xué)可以總結(jié)為四條定律:
??熱力學(xué)第零定律定義了溫度這一物理量,指出了相互接觸的兩個(gè)系統(tǒng),熱流的方向。
?熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能這一物理量的存在,并且與系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)與與環(huán)境相互作用的勢(shì)能是不同的,區(qū)分出熱與功的轉(zhuǎn)換。
?熱力學(xué)第二定律涉及的物理量是溫度和熵。熵是研究不可逆過(guò)程引入的物理量,表征系統(tǒng)通過(guò)熱力學(xué)過(guò)程向外界最多可以做多少熱力學(xué)功。
??熱力學(xué)第三定律認(rèn)為,不可能透過(guò)有限過(guò)程使系統(tǒng)冷卻到絕對(duì)零度。
熱力學(xué)可以應(yīng)用在許多科學(xué)及工程的領(lǐng)域中,例如:引擎、相變化、化學(xué)反應(yīng)、輸運(yùn)現(xiàn)象甚至是黑洞。熱力學(xué)計(jì)算的結(jié)果不但對(duì)物理的其他領(lǐng)域很重要,對(duì)航空工程、航海工程、車(chē)輛工程、機(jī)械工程、細(xì)胞生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、化學(xué)、化學(xué)工程及材料科學(xué)等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也很重要,甚至也可以應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)學(xué)中。
熱量
熱量是指由于溫度差別而轉(zhuǎn)移的能量;也是指1公克的水在1大氣壓下溫度上升1攝氏度所產(chǎn)生的能量; 在溫度不同的物體之間,熱量總是由高溫物體向低溫物體傳遞;即使在等溫過(guò)程中,物體之間的溫度也不斷出現(xiàn)微小差別,通過(guò)熱量傳遞不斷達(dá)到新的平衡。
由于溫差的存在而導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中所轉(zhuǎn)化的能量;而該轉(zhuǎn)化過(guò)程稱為熱交換或熱傳遞;熱量的公制為焦耳。
熱量與熱能之間的關(guān)系就好比是做功與機(jī)械能之間的關(guān)系一樣。若兩區(qū)域之間尚未達(dá)至熱平衡,那么熱便在它們中間溫度高的地方向溫度低的另一方傳遞。任何物質(zhì)都有一定數(shù)量的內(nèi)能,這和組成物質(zhì)的原子、分子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)有關(guān)。當(dāng)兩不同溫度的物質(zhì)處于熱接觸時(shí),它們便交換內(nèi)能,直至雙方溫度一致,也就是達(dá)致熱平衡。這里,所傳遞的能量數(shù)便等同于所交換的熱量數(shù)。許多人把熱量跟內(nèi)能弄混,其實(shí)熱量指的是內(nèi)能的變化、系統(tǒng)的做功。熱量描述能量的流動(dòng),而內(nèi)能描述能量本身。充分了解熱量與內(nèi)能的分別是明白熱力學(xué)第一定律的關(guān)鍵。
營(yíng)養(yǎng)學(xué)中也有熱量的單位——卡路里(cal)及千卡(大卡,kcal)。一千卡路里等于一大卡。
溫度
溫度是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量,而用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)(零點(diǎn))和測(cè)量溫度的基本單位。溫度理論上的高極點(diǎn)是“普朗克溫度”,而理論上的低極點(diǎn)則是“絕對(duì)零度”。“普朗克溫度”和“絕對(duì)零度”都是無(wú)法通過(guò)有限步驟達(dá)到的。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有攝氏度(°C)、華氏溫標(biāo)(°F) 、熱力學(xué)溫標(biāo)(K)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。
溫度是物體內(nèi)分子間平均動(dòng)能的一種表現(xiàn)形式。值得注意的是,少數(shù)幾個(gè)分子甚至是一個(gè)分子構(gòu)成的系統(tǒng),由于缺乏統(tǒng)計(jì)的數(shù)量要求,是沒(méi)有溫度的意義的。
溫度出現(xiàn)在各種自然科學(xué)的領(lǐng)域中,包括物理、地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、大氣科學(xué)及生物學(xué)等。像在物理中,二物體的熱平衡是由其溫度而決定,溫度也會(huì)造成固體的熱漲冷縮,溫度也是熱力學(xué)的重要參數(shù)之一。在地質(zhì)學(xué)中,巖漿冷卻后形成的火成巖是巖石的三種來(lái)源之一,在化學(xué)中,溫度會(huì)影響反應(yīng)速率及化學(xué)平衡。大氣層中氣體的溫度是氣溫(Atmospheric 溫度),是氣象學(xué)常用名詞。它直接受日射所影響:日射越多,氣溫越高。
溫度也會(huì)影響生物體內(nèi)許多的反應(yīng),恒溫動(dòng)物會(huì)調(diào)節(jié)自身體溫,若體溫升高即為發(fā)熱,是一種醫(yī)學(xué)癥狀。生物體也會(huì)感覺(jué)溫度的冷熱,但感受到的溫度受風(fēng)寒效應(yīng)影響,因此也會(huì)和周?chē)L(fēng)速有關(guān)。
參考資料 >