材料热力学-第一章.ppt

材料热力学任课教师:刘伟材料科学与工程系第一章OutlineDefinitionofThermodynamicsHistoryofThermodynamicsThermodynamicsandMaterialsScienceThestructureofThermodynamicsThermodynamicsDefinitionofThermodynamicsThermodynamics=Thermo+Dynamics热力学=热(Heat)+动力(Power)1849年kelvin在评论卡诺的理论时,第一次用这个词。热力学研究能(energy)和能的转变(transformations)规律热力学与其说是“热”的科学,不如说是“时间”的科学热力学主要理论:热力学第二定律确定:系统的变化路径、方向和驱动力区分:系统的过去、现在和将来“时间”参量HistoryofThermodynamics热学发展史是热力学和统计物理学的发展史可以划分为四个时期:第一个时期,开始于17世纪末直到19世纪中叶。关于热的本性展开了研究和争论,为热力学理论的建立作了准备;HistoryofThermodynamicsPhlogistonTheory(~1660‘sto~1790’s)ErntsStahl提出1723建立理论《FoundationsofDogmaticandExperimentalChemistry》HistoryofThermodynamicsCaloricHeatTheory(~1780'sto~1860's)1783ReflectionsonPhlogiston《LawofConservationofMass》1789《ElementaryTreatiseonChemistry》提出了热质说LavoisierFatherofmodernchemicalHistoryofThermodynamics对热质说挑战之一:Cannon-boringexperiments在加农炮实验中,摩擦不断产生热提出机械功是产生热的原因热质说不能解释?!《EnquiryConcerningtheSourceofHeatwhichisExcitedbyFriction》热动?BenjaminThompsonHistoryofThermodynamics对热质说挑战之二:Ice-rubbingexperiments摩擦热使冰融化,摩擦功产生热1799Conversionofworkintoheat《Researches,ChemicalandPhilosophical》HumphreyDavyHistoryofThermodynamics热动说:Carnotcycle(steamengine)《ReflectionsontheMotivePowerofFire》HeatasrandommotionofatomsClapeyron用数学与图示相结合的方法表示卡诺原理,才被人认识和接受。SadiCarnotHistoryofThermodynamics第二时期从19世纪中叶到19世纪70年代末。这个时期发展了唯象热力学和分子运动论,这些理论的诞生直接与热功相当原理有关。在19世纪前半叶出现的热机理论和热功相当原理已经包含了热力学的基本思想。热功相当原理奠定了热力学第一定律的基础。热功相当原理和卡诺理论结合,导致了热力学第二定律的形成。热功相当原理跟微粒说(唯动说)结合则导致了分子运动论的建立。而在这段时期内唯象热力学和分子运动论的发展还是彼此隔绝的。