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化学的热力学三大定律,分别解决的是什么问题?

 让俺看看 2018-04-01

没有解决什么问题,真的,热力学没有解决什么问题,热力学只是说不能做什么,而没有说可以做什么。

热力学的历史就是一部传奇,热力学都是从经验总结而来,一直和热、温度牵扯在一起,但是揭示的却是宇宙间的普遍真理,推广开来就是我们熟悉的基本原理,同样是因为是从经验总结而来,所以看起来有些不太严谨,也就成了民科的重灾区,因此呢,热力学定律一般有三种表达形式,一种是热力学表述,一种是严格科学表述,还有一种比较有意思,就是反民科表述。

先说第一定律吧。

第一定律有些意思,提出者分别是一个半医生,一个半物理学家,一个工程师,画风有点不对,是不是有些不寻常的东西混了进来。

没有,确实有医生,迈尔是一名医生,而且是一名随船医生,跟随船队走遍了世界,他在给船员放血时发现,你没有看错,我也没有写错,那个时代放血是医生的拿手好戏,不管什么病,直接放血,这还不如中医呢,扯远了,放血时发现,热带的人们血液颜色鲜艳,温带的人们血液颜色暗淡,为什么呢?

迈尔医生

迈尔陷入了深深的思考,食物中含有化学能,它像机械能一样可以转化为热。在热带高温情况下,机体只需要吸收食物中较少的热量,所以机体中食物的燃烧过程减弱了,因此静脉血中留下了较多的氧。

最后,迈尔得出结论,能量是不灭的,可转换的,这就是能的转化和守恒定律。

看到医生都来抢饭碗了,物理学家们表示很不爽,一时间反对之声骤起,令迈尔不堪其扰,虽然迈尔后来也物理学界靠拢,甚至还写了一本《天体力学》表示自己不是外人,也是学界自己人,可是得到的还是嘲讽,整的迈尔一度精神失常,住进了精神病院。

亥姆霍兹觉得同行们有些过分,就是啊,说人家理论错误可以,干嘛把人家送精神病院去啊,亥姆霍兹也算半个医生,他曾师从生理学家缪勒,所以也算半个医生,不过他受过严格的数学训练,对牛顿啊,拉格朗日啊佩服地五体投地,现在有机会和这些大师联手,自是不会放过机会,何况迈尔还是半个同行呢,于是也写了一篇论文,不过他吸取了迈尔的教训,在论文开头就写明了“论文是主要面对物理学家”,而且把能量变化从机械运动推广到了所有的变化过程,这基本上已经超出热力学范围了,是真正的能量转换和守恒定律了,我看你们还说什么?但是物理学家们还是有办法,他们说你这没有试验验证啊。



半个医生半个物理学家亥姆霍兹

焦耳表示,我来试试,这方面焦耳确实有发言权,电流的热效应就是他提出的,电流当然可以做功,又可以发热,这算不算热和功是一体的啊,但是,焦耳还不满足,他直接测出了热功当量,这下天下太平了,热力学第一定律得以建立。



焦耳

所以热力学第一定律的热力学表述是热既可以传递,也可以做功,但是其总量保持不变,科学严格描述就是能的转化和守恒定律,还有一种表述是第一类永动机不可建成,这就是反民科版,第一类永动机就是不需要能量而做功的机器,既然能量守恒了,当然不可能建成的。

不对,不是还有一个工程师吗?这个工程师就是卡诺,卡诺在热力学历史的地位非常重要,第一定律和第二定律都和他有关系,不过他一直被称为工程师,而不是科学家,原因可能就是他不爱写论文,所以宣传很重要啊,而且他英年早逝。



工程师卡诺表示:凭什么你们叫科学家,我叫工程师。

卡诺在笔记中表述过第一定律的内容,注意是笔记,而不是论文,而且提出了热工当量的数值,由于他英年早逝,他的弟弟看了笔记,却看不懂,直到1878年才整理发表,而此时热力学第一定律已经很完备了。

手机码字不易,现在有点事情,就先写到这里吧,第二定律我曾在多篇回答和文章中谈过,第三定律和第零定律有机会补上。

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