热力学第三定律是对熵的论述.PPTVIP

熱的簡介 熱力學的發展 ~熱力學的四大定律 氣體動力學的發展 統計力學的發展 熱的簡介 人類很早就對熱有所認識，並加以應用。但是將熱力學當成一門科學且有定量的研究，則是由17世紀末開始的，也就是在溫度計製造的技術成熟以後，才真正開啟了對熱力學的研究。 熱為該物體的內能。 若原子或分子的平均動能越大，即運動越激烈，則代表物體的溫度越高。當熱能從溫度高的物體傳到溫度低的物體時，實際上是物體內能的轉移。A.輸出熱能的物體，其內能減少，原子或分子的運動減緩=溫度降低。B.獲得熱能的物體，其內能增加，原子或分子的運動加快=溫度升高。 「溫度」是指某個物體裡所有分子「動能」的「一個數值」 ，若與物體 A 成熱平衡的物體 B 同時接觸於另一物體 C 而達到平衡，則 A 與 C 接觸時兩者也會是成熱平衡。因此，可以定義 A 與 C 為同溫度。 若將物體 B 當作溫度計，則無需將 A 與 C 接觸，也可以檢驗出 A 與 C 是否同溫度，這種經驗事實可被視為溫度的存在。 ?????? 若要決定溫標，可以利用因溫度而變的物理現象，其中最簡單者為物體的熱膨脹。利用物質熱膨脹、冷收縮的性質而製成用以量度溫度的儀表，稱為「溫度計」，例如水銀溫度計、酒精溫度計等。常用的溫度標度有以 0C 表示的「攝氏溫標 (Celsius Temperature Scale)」、以 0F 表示的「華氏溫標 (Fahrenheit Temperature Scale)」和「國際溫標 (iInternational Temperature Scale)」等三種。 熱力學的發展 (1) 於1930年由福勒(R.H.Fowler)提出熱力學第零定律 溫度是熱平衡的指標，在兩個系統熱平衡時，兩系統會有相同的溫度，因而有了熱力學第零定律的形成。 (2) 經由赫爾姆霍茲提出的能量守恆定律 熱能由於溫差的原因，由外界傳入一物體，通常會有溫度升高（粒子平均動能增加）且體積膨脹（對外界做功）的情形。我們把物體內所有粒子的總機械能(動能和位能的合稱)稱為該物體的內能（U），則由能量守恒可得：系統吸收的熱能＝系統內能增加量＋系統對外做功值此即熱力學第一定律。 若是負值表示系統放出熱能； 系統被做功； 系統內能減少。 (3) 在自然界的一些過程中，也引進熱力學第二定律的重要指標。 就像是一塊冰丟入水中，熱能只會從較高溫的水流向較低溫的冰塊，致使冰塊融解和水溫降低，熱能並不能從冰塊釋放出來而使水溫升高。 因此，熱力學第二定律即可敘述在自然界的過程，熱能只會從較高溫處，往較低溫處傳遞。 此定律由克勞修斯提出。 (4) 熱力學第三定律是對熵的論述 當溫度趨近於零時,在一個可逆過程中熵的改變也趨近於零。 不可能透過可逆的過程在有限的步驟內達到絕對零度。 任何物體在絕對零度的熵為零。 P.S.熵:熱力學中表征物質狀態的參量之一,通常用符號S表示。  氣體動力學發展 在19世紀後期，由馬克是威爾先解決了氣體速度分布問題，之後波茲曼便解開了熱力學的微觀解釋和熵的物理意義。 分子動力論可以說用到了物理學的兩大定律：動量守恆定律及能量守恆定律，此定律重要的不是它的公式，而是推導的邏輯，首先一定要先從單一分子單方向討論起，由此得到「力」，再討論N個分子單方向的壓力，此時就會引入平均的概念，再擴展到三個方向，再經由壓力相等（或能量守恆），可以得到　ＰＶ＝2／3 ＮＥk (Ｅk是平均動能) 的式子，到此微觀就算完成了。 統計力學的發展 統計力學（又叫統計物理學）是研究大量粒子（原子、分子）集合的巨視運動規律的科學。統計力學運用的是經典力學原理。由於粒子的量大，存在大量的自由度，雖然和經典力學應用同樣的力學規律，但導致性質上完全不同的規律性。 波茲曼即成了統計力學的代名詞是個理的先驅者，在1872年建立了著名的波茲曼微分積分方程。他引進了由分子分佈函數定義的一個函數H，進一步證明得出分子相互碰撞下H隨時間單調地減小(這就是著名的H定理)?，從而把H函數和熵函數緊密聯繫起來。H定理與熵增加原理相當，都表徵著熱力學過程由非平衡態向平衡態轉化的不可逆性。