更改

'''<font color="#ff8000"> 热力学第一定律 first law of thermodynamics</font>'''：

'''<font color="#ff8000"> 热力学第一定律 first law of thermodynamics</font>'''：

当能量以'''<font color="#ff8000"> 功 work</font>'''、'''<font color="#ff8000"> 热 heat</font>'''或物质的形式进入或离开一个系统时，根据能量守恒定律, 系统的'''<font color="#ff8000">内能 internal energy</font>'''发生变化。同样地，第一类永动机机器(不需要能量输入就可以做功的机器)是不可能造成的。

当能量以'''<font color="#ff8000"> 功 work</font>'''、'''<font color="#ff8000"> 热 heat</font>'''或物质的形式进入或离开一个系统时，根据能量守恒定律, 系统的'''<font color="#ff8000">内能 internal energy</font>'''发生变化。同样地，第一类永动机机器（不需要能量输入就可以做功的机器）是不可能造成的。

'''<font color="#ff8000"> 热力学第二定律 second law of thermodynamics</font>'''：

'''<font color="#ff8000"> 热力学第二定律 second law of thermodynamics</font>'''：

'''<font color="#ff8000"> 热力学第三定律 third law of thermodynamics</font>'''：

'''<font color="#ff8000"> 热力学第三定律 third law of thermodynamics</font>'''：

当温度趋于'''<font color="#ff8000"> 绝对零度 absolute zero</font>'''时，系统的熵趋于一个定值。除非晶固体(玻璃)外，系统在绝对零度时的熵通常接近于零。

当温度趋于'''<font color="#ff8000"> 绝对零度 absolute zero</font>'''时，系统的熵趋于一个定值。除非晶固体（玻璃）外，系统在绝对零度时的熵通常接近于零。

有人提出了其他的定律，但没有一个达到公认的四个定律的普遍性，也没有在标准教科书中被讨论。<ref name="Guggenheim 1985">Guggenheim, E.A. (1985). ''Thermodynamics. An Advanced Treatment for Chemists and Physicists'', seventh edition, North Holland, Amsterdam.</ref><ref name="Kittel and Kroemer 1980">Kittel, C. Kroemer, H. (1980). ''Thermal Physics'', second edition, W.H. Freeman, San Francisco.</ref><ref name="Adkins 1968">Adkins, C.J. (1968). ''Equilibrium Thermodynamics'', McGraw-Hill, London.</ref><ref name="LJCV 2008">Lebon, G., Jou, D., Casas-Vázquez, J. (2008). ''Understanding Non-equilibrium Thermodynamics. Foundations, Applications, Frontiers'', Springer, Berlin, .</ref><ref>{{cite book |author1=Chris Vuille |author2=Serway, Raymond A. |author3=Faughn, Jerry S. |title=College physics |publisher=Brooks/Cole, Cengage Learning |location=Belmont, CA |year=2009 |isbn=978-0-495-38693-3 |oclc= |doi= |accessdate= | page =  355 |url=https://books.google.com/books?id=CX0u0mIOZ44C&pg=PT355}}</ref>

有人提出了其他的定律，但没有一个达到公认的四个定律的普遍性，也没有在标准教科书中被讨论。<ref name="Guggenheim 1985">Guggenheim, E.A. (1985). ''Thermodynamics. An Advanced Treatment for Chemists and Physicists'', seventh edition, North Holland, Amsterdam.</ref><ref name="Kittel and Kroemer 1980">Kittel, C. Kroemer, H. (1980). ''Thermal Physics'', second edition, W.H. Freeman, San Francisco.</ref><ref name="Adkins 1968">Adkins, C.J. (1968). ''Equilibrium Thermodynamics'', McGraw-Hill, London.</ref><ref name="LJCV 2008">Lebon, G., Jou, D., Casas-Vázquez, J. (2008). ''Understanding Non-equilibrium Thermodynamics. Foundations, Applications, Frontiers'', Springer, Berlin, .</ref><ref>{{cite book |author1=Chris Vuille |author2=Serway, Raymond A. |author3=Faughn, Jerry S. |title=College physics |publisher=Brooks/Cole, Cengage Learning |location=Belmont, CA |year=2009 |isbn=978-0-495-38693-3 |oclc= |doi= |accessdate= | page =  355 |url=https://books.google.com/books?id=CX0u0mIOZ44C&pg=PT355}}</ref>

如果两个系统都各与第三个系统处于热平衡状态，则它们彼此处于热平衡状态。

如果两个系统都各与第三个系统处于热平衡状态，则它们彼此处于热平衡状态。

虽然这个版本的定律是最常见的陈述版本之一，但它只是被称为“第零定律”的众多陈述之一。有些陈述更进一步，提供了一个重要的物理事实，即温度是一维的，并且从概念上把物体按实数顺序由冷到热排列。<ref>Sommerfeld, A. (1951/1955). ''Thermodynamics and Statistical Mechanics'', vol. 5 of ''Lectures on Theoretical Physics'', edited by F. Bopp, J. Meixner, translated by J. Kestin, Academic Press, New York, p. 1.</ref><ref>[[James Serrin|Serrin, J.]] (1978). The concepts of thermodynamics, in ''Contemporary Developments in Continuum Mechanics and Partial Differential Equations. Proceedings of the International Symposium on Continuum Mechanics and Partial Differential Equations, Rio de Janeiro, August 1977'', edited by G.M. de La Penha, L.A.J. Medeiros, North-Holland, Amsterdam, pp. 411–51.</ref><ref>[[James Serrin|Serrin, J.]] (1986). Chapter 1, 'An Outline of Thermodynamical Structure', pp. 3–32, in ''New Perspectives in Thermodynamics'', edited by J. Serrin, Springer, Berlin.</ref>也许对于“第零定律”并没有唯一的“最佳的表述”，因为在文献中有一系列的热力学原理的表述，每一种都要求对热力学定律作出各自适当的说明。

虽然这个版本的定律是最常见的陈述版本之一，但它只是被称为“第零定律”的众多陈述之一。有些陈述更进一步，提供了一个重要的物理事实，即温度是一维的，并且从概念上把物体按实数顺序由冷到热排列。<ref>Sommerfeld, A. (1951/1955). ''Thermodynamics and Statistical Mechanics'', vol. 5 of ''Lectures on Theoretical Physics'', edited by F. Bopp, J. Meixner, translated by J. Kestin, Academic Press, New York, p. 1.</ref><ref>James Serrin (1978). The concepts of thermodynamics, in ''Contemporary Developments in Continuum Mechanics and Partial Differential Equations. Proceedings of the International Symposium on Continuum Mechanics and Partial Differential Equations, Rio de Janeiro, August 1977'', edited by G.M. de La Penha, L.A.J. Medeiros, North-Holland, Amsterdam, pp. 411–51.</ref><ref>James Serrin (1986). Chapter 1, 'An Outline of Thermodynamical Structure', pp. 3–32, in ''New Perspectives in Thermodynamics'', edited by J. Serrin, Springer, Berlin.</ref>也许对于“第零定律”并没有唯一的“最佳的表述”，因为在文献中有一系列的热力学原理的表述，每一种都要求对热力学定律作出各自适当的说明。

虽然这些关于温度和热平衡的概念是热力学的基础，并在19世纪得到了清楚的阐述，但是直到20世纪30年代福勒和古根海姆这样做的时候，人们才普遍感觉到需要对上述定律进行明确编号，而这时第一定律、第二定律和第三定律已经得到广泛的理解和认可。因此，它被称为第零定律。该定律作为早期定律基础的重要性在于，它允许以非循环的方式定义温度，而无需参考熵及其共轭变量。这样的温度定义被称为“经验主义的”。<ref>Adkins, C.J. (1968/1983). ''Equilibrium Thermodynamics'', (first edition 1968), third edition 1983, Cambridge University Press, pp. 18–20.</ref><ref>Bailyn, M. (1994). ''A Survey of Thermodynamics'', American Institute of Physics Press, New York, p. 26.</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966), ''The Concepts of Classical Thermodynamics'', Cambridge University Press, London, pp. 30, 34ff, 46f, 83.</ref><ref>*Münster, A. (1970), ''Classical Thermodynamics'', translated by E.S. Halberstadt, Wiley–Interscience, London, p. 22.</ref><ref>[[Brian Pippard|Pippard, A.B.]] (1957/1966). ''Elements of Classical Thermodynamics for Advanced Students of Physics'', original publication 1957, reprint 1966, Cambridge University Press, Cambridge, p. 10.</ref><ref>[[Harold A. Wilson (physicist)|Wilson, H.A.]] (1966). ''Thermodynamics and Statistical Mechanics'', Cambridge University Press, London, pp. 4, 8, 68, 86, 97, 311.</ref>

虽然这些关于温度和热平衡的概念是热力学的基础，并在19世纪得到了清楚的阐述，但是直到20世纪30年代福勒和古根海姆这样做的时候，人们才普遍感觉到需要对上述定律进行明确编号，而这时第一定律、第二定律和第三定律已经得到广泛的理解和认可。因此，它被称为第零定律。该定律作为早期定律基础的重要性在于，它允许以非循环的方式定义温度，而无需参考熵及其共轭变量。这样的温度定义被称为“经验主义的”。<ref>Adkins, C.J. (1968/1983). ''Equilibrium Thermodynamics'', (first edition 1968), third edition 1983, Cambridge University Press, pp. 18–20.</ref><ref>Bailyn, M. (1994). ''A Survey of Thermodynamics'', American Institute of Physics Press, New York, p. 26.</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966), ''The Concepts of Classical Thermodynamics'', Cambridge University Press, London, pp. 30, 34ff, 46f, 83.</ref><ref>*Münster, A. (1970), ''Classical Thermodynamics'', translated by E.S. Halberstadt, Wiley–Interscience, London, p. 22.</ref><ref>[[Brian Pippard|Pippard, A.B.]] (1957/1966). ''Elements of Classical Thermodynamics for Advanced Students of Physics'', original publication 1957, reprint 1966, Cambridge University Press, Cambridge, p. 10.</ref><ref>[[Harold A. Wilson (physicist)|Wilson, H.A.]] (1966). ''Thermodynamics and Statistical Mechanics'', Cambridge University Press, London, pp. 4, 8, 68, 86, 97, 311.</ref>

其中{{math|Δ''U''_system}}表示一个封闭系统内部能量的变化，{{math|''Q''}} 表示外界以热的形式提供给系统的能量，{{math|''W''}}表示该系统对周围环境所做的热力学功(在这里用负号表示)。

其中{{math|Δ''U''_system}}表示一个封闭系统内部能量的变化，{{math|''Q''}} 表示外界以热的形式提供给系统的能量，{{math|''W''}}表示该系统对周围环境所做的热力学功(在这里用负号表示)。

(定义对系统所做的功在本文中没有使用的另一个符号约定。)

（定义对系统所做的功在本文中没有使用的另一个符号约定。)

在封闭系统的两级'''<font color="#ff8000"> 热力循环 thermodynamic cycle</font>'''中，该循环回到其原始状态，在循环的一个阶段向系统提供的热量{{math|''Q_in''}}，减去另一个阶段从系统中去除的热量{{math|''Q_out''}}，加上对系统做的的热力学功{{math|''W_in''}}，

在封闭系统的两级'''<font color="#ff8000"> 热力循环 thermodynamic cycle</font>'''中，该循环回到其原始状态，在循环的一个阶段向系统提供的热量{{math|''Q_in''}}，减去另一个阶段从系统中去除的热量{{math|''Q_out''}}，加上对系统做的的热力学功{{math|''W_in''}}，

::如果系统具有确定的温度，则其总能量具有三个可区分的成分，分别称为动能（由与系统整体运动产生的能量），势能（由外部施加的立场产生的能量，比如重力）和内能（热热力学的基本量）。内能概念的确立将热力学第一定律与一般的能量守恒定律区分开来。

::如果系统具有确定的温度，则其总能量具有三个可区分的成分，分别称为动能（由与系统整体运动产生的能量），势能（由外部施加的立场产生的能量，比如重力）和内能（热热力学的基本量）。内能概念的确立将热力学第一定律与一般的能量守恒定律区分开来。

* 做功是一种以某种方式向系统传递能量或从系统传递能量的过程，其方式可以用作用在系统外部及其周围环境之间的宏观机械力来描述。'''<font color="#32CD32">例如，外部驱动的轴在系统内搅动，或外部施加的电场使系统材料极化，或活塞压缩系统。</font>'''除非另有说明，习惯上把做功看作是在不影响周围环境的情况下发生的。实际上，在一切自然过程中，有些功是因内摩擦或粘黏而消失的。系统所做的功，可以来自于它的总动能，总势能或者它的内能。

* 做功是一种以某种方式向系统传递能量或从系统传递能量的过程，其方式可以用作用在系统外部及其周围环境之间的宏观机械力来描述。'''<font color="#32CD32">例如，外部驱动的轴在系统内搅动，或外部施加的电场使系统材料极化，或活塞压缩系统。</font>'''除非另有说明，习惯上把做功看作是在不影响周围环境的情况下发生的。实际上，在一切自然过程中，有些功是因内摩擦或粘黏而消失的。系统所做的功，可以来自于它的总动能，总势能或者它的内能。

::例如，当一台机器(不是系统的一部分)将系统向上提升时，一些能量就会从机器转移到系统。系统的能量随着系统所做功的增加而增加，在这种特殊的情况下，系统的能量增加表现为系统的重力势能的增加。机器将系统向上提升时对系统做的功增加了系统的势能:

::例如，当一台机器（不是系统的一部分）将系统向上提升时，一些能量就会从机器转移到系统。系统的能量随着系统所做功的增加而增加，在这种特殊的情况下，系统的能量增加表现为系统的重力势能的增加。机器将系统向上提升时对系统做的功增加了系统的势能:

   

   

:::<math>W = \Delta \mathrm{PE}_{\rm system}</math>

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热力学第二定律表明了自然过程的不可逆性，并且在许多情况下，自然过程的趋向于物质和能量的空间均匀性，特别是温度。它可以用各种有趣而重要的方式来表达。

热力学第二定律表明了自然过程的不可逆性，并且在许多情况下，自然过程的趋向于物质和能量的空间均匀性，特别是温度。它可以用各种有趣而重要的方式来表达。

第二定律适用于可逆和不可逆的多种过程。所有的自然过程都是不可逆的。可逆过程是一个有用的和方便的理论假设，但不发生在自然界。

第二定律适用于可逆和不可逆的多种过程。所有的自然过程都是不可逆的。可逆过程是一个有用的和方便的理论假设，但不发生在自然界。

第二定律也告诉我们除了热传递之外的不可逆性，例如摩擦力和粘度，以及化学反应。'''<font color="#32CD32">该定律应给熵的概念提供更广泛的范围。</font>'''

第二定律也告诉我们除了热传递之外的不可逆性，例如摩擦力和粘度，以及化学反应。'''<font color="#32CD32">该定律应给熵的概念提供更广泛的范围。</font>'''

根据热力学第二定律，在理论上和假设的可逆传热中，传热元素''δQ''是系统和热源或热目的地的温度(t)与系统共轭变量熵（S）的增量(dS)的乘积

根据热力学第二定律，在理论上和假设的可逆传热中，传热元素''δQ''是系统和热源或热目的地的温度（t）与系统共轭变量熵（S）的增量（dS）的乘积

:<math>\delta Q = T\,dS\, .</math><ref name="Guggenheim 1985"/>

:<math>\delta Q = T\,dS\, .</math><ref name="Guggenheim 1985"/>

::<math>S = k_{\mathrm B}\, \mathrm{ln}\, \Omega</math>

::<math>S = k_{\mathrm B}\, \mathrm{ln}\, \Omega</math>

其中 s 是系统的熵，k_B是玻尔兹曼常数，以及Ω是微状态数(例如:可能的原子结构)。在绝对零度下只有一种微状态(Ω=1，因为纯物质的所有原子都是相同的，所以所有阶数都是相同的，因为只有一个组合)和 ln (1)=0。

其中 s 是系统的熵，k_B是玻尔兹曼常数，以及Ω是微状态数（例如：可能的原子结构）。在绝对零度下只有一种微状态（Ω=1，因为纯物质的所有原子都是相同的，所以所有阶数都是相同的，因为只有一个组合）和 ln (1)=0。

第三定律的一个更普遍的形式，适用于像玻璃这样的系统，'''<font color="#32CD32">可能有一个以上的微观上截然不同的能量状态，或可能有一个微观上截然不同的“冻结状态”，虽然不是一个严格意义上的的最低能量状态，也不是严格意义上的热力学平衡，</font>'''在绝对零度的温度下:

第三定律的一个更普遍的形式，适用于像玻璃这样的系统，'''<font color="#32CD32">可能有一个以上的微观上截然不同的能量状态，或可能有一个微观上截然不同的“冻结状态”，虽然不是一个严格意义上的的最低能量状态，也不是严格意义上的热力学平衡，</font>'''在绝对零度的温度下:

:''系统的熵随着温度接近绝对零度而接近一个恒定值。''

:''系统的熵随着温度接近绝对零度而接近一个恒定值。''

==历史 History==

==历史 History==

热学和统计物理学的哲学

热学和统计物理学的哲学

大约在1797年，拉姆福德 Count Rumford (出生于本杰明·汤普森) (born Benjamin Thompson)表明，无休止的机械作用可以从固定数量的工作物质中产生无限量的热量，从而挑战了热量理论。该理论认为在固定数量的工作物质中会有有限的热量 / 能量。1824年，萨迪·卡诺 Sadi Carnot建立了第一个热力学原理，也就是后来的热力学第二定律。到1860年，正如鲁道夫·克劳修斯 Rudolf Clausius和威廉·汤姆森 William Thomson等人的著作所正式规定的那样，已经确立的两个热力学原理得到了发展，第一个原理和第二个原理，后来被重新定义为热力学定律。例如，1873年，热力学学家乔赛亚·威拉德·吉布斯 Josiah Willard Gibbs在他的回忆录《流体热力学的图解法》中明确阐述了热力学的前两个绝对定律。整个20世纪的一些教科书对这些定律进行了不同的编号。在一些与化学无关的领域，第二定律被认为仅仅处理热机的效率问题，而所谓的第三定律则处理熵增问题。'''<font color="#32CD32">直接定义熵计算的零点不被认为是一条定律。</font>'''这种分离逐渐形成了第二定律，现代第三定律被广泛采用。

大约在1797年，拉姆福德 Count Rumford （出生于本杰明·汤普森 Benjamin Thompson)表明，无休止的机械作用可以从固定数量的工作物质中产生无限量的热量，从而挑战了热量理论。该理论认为在固定数量的工作物质中会有有限的热量 / 能量。1824年，萨迪·卡诺 Sadi Carnot建立了第一个热力学原理，也就是后来的热力学第二定律。到1860年，正如鲁道夫·克劳修斯 Rudolf Clausius和威廉·汤姆森 William Thomson等人的著作所正式规定的那样，已经确立的两个热力学原理得到了发展，第一个原理和第二个原理，后来被重新定义为热力学定律。例如，1873年，热力学学家乔赛亚·威拉德·吉布斯 Josiah Willard Gibbs在他的回忆录《流体热力学的图解法》中明确阐述了热力学的前两个绝对定律。整个20世纪的一些教科书对这些定律进行了不同的编号。在一些与化学无关的领域，第二定律被认为仅仅处理热机的效率问题，而所谓的第三定律则处理熵增问题。'''<font color="#32CD32">直接定义熵计算的零点不被认为是一条定律。</font>'''这种分离逐渐形成了第二定律，现代第三定律被广泛采用。

   

   

== 另请参阅 See also==<br>

== 参见 ==<br>

*科学规律 [[Laws of science]]

*科学规律 [[Laws of science]]

*昂萨格倒易关系（有时被描述为热力学第四定律） [[Onsager reciprocal relations]] (sometimes described as a fourth law of thermodynamics)

*昂萨格倒易关系（有时被描述为热力学第四定律） [[Onsager reciprocal relations]]

*统计力学 [[Statistical mechanics]]

*统计力学 [[Statistical mechanics]]

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