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空气热力学：概述

斯里坎特·努塔纳帕蒂

热力学是物理学的一个分支，研究热、功能和温度，以及它们与电、辐射和物质物理性质的关系。热力学四大定律控制着这些量的行为，这些量提供了使用可观察的宏观物理量的定量定义，但也可以用微观成分来描述。

热力学广泛应用于科学和工程学科，包括物理化学、生物化学、化学工程和机械工程，以及包括气象学在内的更复杂的领域。热力学源于提高早期蒸汽机效率的愿望，特别是通过法国物理学家尼古拉斯·莱昂纳德·萨迪·卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot，1824 年）的工作，他声称提高发动机效率将帮助法国赢得拿破仑战争。1854 年，苏格兰裔爱尔兰物理学家开尔文勋爵第一个对热力学进行了简洁的描述。

热力学的主题是物体相邻部分之间作用的热和力之间的关系，以及热和电作用之间的关系。热力学最初应用于机械热机后，化合物和化学反应的研究很快得到扩展。化学热力学研究熵在化学反应中的作用，并对该领域的发展和理解做出了重大贡献。

热力学以多种方式重新表述。统计热力学，也称为统计力学，是基于微观行为对粒子集体运动进行统计预测的研究。康斯坦丁·卡拉西奥多里 (Constantin Carathéodory) 于 1909 年在公理化公式中提出了严格的数学解决方案，即几何热力学。

 

 

形成公理基础的热力学四定律用于描述每种热力学方法。第一定律指出能量可以以热或功的形式在物理结构之间转移。

第二定律确立了一个称为熵的量的存在，它描述了系统可以演化的热力学方向，并量化了系统的有序状态，以及可以从中导出的有用功。

在热力学中研究和分类大型物体集合之间的相互作用。热力学系统及其周围环境的原理是其核心。系统由粒子组成，粒子的平均运动决定其属性，然后粒子通过状态方程相互连接。

内能和热力学势对于决定平衡和自发过程的条件非常有用，可以使用属性的组合来表示。

热力学可用于解释结构如何使用这些方法对其环境变化做出反应。这适用于广泛的科学和工程学科，包括电机、相变、化学反应、传输现象，甚至黑洞。