熱力學

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熱力學

熱力學（英語：thermodynamics）是從18世紀末期發展起來的物理學理論，主要是研究功與熱之間的能量轉換。在此功定義為力與位移的內積；而熱則定義為在熱力系統邊界中，由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質，而是在熱力過程中所產生的。

依照研究特性可分為兩大類：

• 在物質能量轉換過程不探討個別分子特性的科學，稱之為古典熱力學（classical thermodynamics）；
• 在物質能量轉換過程探討個別分子特性的科學，則稱之為統計熱力學（statistical thermodynamics）。

四大定律

• 熱力學第零定律（又稱熱平衡定律）：只要A和B同時與C處於熱平衡，則A和B處於熱平衡狀態。
  • 數學式：若$T_{A}=T_{C}$且$T_{B}=T_{C}$，則$T_{A}=T_{B}$。
• 熱力學第一定律（又稱能量守恆定律）：能量守恆定律的一種特殊形式——能量不能被憑空創造，也不會憑空消失。
• 熱力學第二定律：所有的自然過程都增加熵（entropy）；簡而言之，熱不能自發的從冷處轉到熱處，任何高溫的物體在不受熱的情況下，都會逐漸冷卻。
  • 主要有兩種假說：克勞休斯假說（Clausius hyperthesis）與凱文-普朗克假說（Kelvin-Planck hyperthesis）。
• 熱力學第三定律：當物體處在絕對零度時，則所處之處熵值為零。
  • 數學式：若$T=0$，則$S=0$。

溫度測量

溫度是表徵物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。表示物體溫度的標準叫溫標。常用的有攝氏溫標（°C)、華氏溫標（°F），而國際單位制中的熱力學溫度單位為開爾文（K），一般用於天體和原子運動。

通常開爾文與攝氏溫標的關係為$T(\mathrm {K} )=t(^{\circ }\mathrm {C} )+273.15$。