环境压力和冰的熔点有什么关系?

热学(03)

湿度计是用来测量空气绝对或相对湿度的仪器,称为“湿度计”。种类很多,有干湿球温度计、毛发湿度计、通风湿度计、自记湿度计、露点湿度计等等。

露点使空气中所含的水蒸气达到饱和状态,凝结时的温度称为“露点”。它是表示大气湿度的方式之一。在水蒸气不增不减、气压不变的情况下,空气中的水蒸气因冷却而达到饱和的温度。当空气温度与露点之差越小时,意味着空气越接近饱和,空气的相对湿度越高。例如,在一定气压下,测得的空气温度为20℃,露点为12℃。由表可知,20℃时的饱和蒸汽压为2328Pa(17.54毫米汞柱),1402.3 Pa时的饱和蒸汽压为65438。

空气的绝对湿度P=1402.3Pa,

露点与大气的湿度有关。大气相对湿度高时,露点高,相对湿度低时,露点低。如果露点在冰点以上,就变成了雨、露、云和雾。如果在冰点以下,就会产生霜、雪、冰雹等。

露水空气在冷的物体表面凝结成水滴,这种情况经常发生在夜间的户外。比如天黑后,植物或岩石会散发热量,降温。周围温暖潮湿的空气,与物体接触,达到饱和状态,变成结晶水,附着在上面就是露水,这是液化现象。这种现象多发生在夏秋之间,因为这一时期昼夜温差大。

夏季,阵雨中艳阳高照,地面水汽上升,容易形成猛烈的上升气流,形成混乱的积云。大水滴落下,形成倾盆大雨,夹杂雷声,又称暴雨。

雾白天太阳照射在地面上,地面吸收并积累了大量的热量。晚上,热量开始辐射到空气中,降低了地面温度。如果冷却到露点以下,近地面的水汽会达到饱和。这些饱和水蒸气以空气中的烟尘为核心,凝结成微小的水滴,漂浮在空气中,如白色气体,这就是雾。液滴直径为0.03毫米~ 0.04毫米..雾必须在无风或极弱风的条件下形成,有凝结核,空气必须冷却到雾点以下。中国的重庆、四川、英国的伦敦由于地理位置和环境因素,经常多雾,所以被称为雾都。

雾冰是由雾冻结的白色不透明小颗粒冰晶。在浓雾中,当温度下降到0℃以下时,雾中的水滴会冻结在物体或冰的表面。它不是像霜一样的晶体,而是小颗粒的冰集合体。

凝聚态物质由气相变为液相的过程称为凝聚,即液化。蒸汽凝结成液体,凝结时放出热量。如果蒸汽单独凝结,凝结核周围经常会形成雾状水滴。如果蒸汽和液体共存,冷凝通常发生在液体表面。参见“液化”。

在凝结过程中,凝结核蒸汽通常在气体中的灰尘、杂质颗粒或带电颗粒周围开始凝结。这些起凝聚作用的粒子叫做凝聚核。如果蒸汽中没有这种凝结核,蒸汽就不会凝结,而会变成过饱和蒸汽。

气泡室类似于云室,用高压过热液体代替云室中过饱和的蒸汽。使用的液体通常是液态氢或丙烷。当液体过热时,即使液体温度已经超过正常沸点,也不会沸腾。此时,如果带电粒子通过,则液体在粒子通过的路径上被电离。这些离子周围会产生一些小气泡,从而显示出带电粒子的轨迹。

固体物质不经过液体过程而升华为蒸汽的过程称为“升华”。升华是一个吸热过程。一般在常温常压下,任何固体表面都会发生升华。比如碘化钾、干冰、硫、磷、樟脑等物质都有非常显著的升华现象。从微观的角度来看,晶体表面的分子脱离其他分子的吸引,跑到晶体外面成为蒸汽分子的过程就是升华。当加热到低于三相点的压力时,固体物质可以直接变成气相,而不经过液相。比如樟脑丸逐渐变小,冬天冻在外面的衣服会变干,这就是升华的结果。

升华热是单位质量的物质升华时吸收的热量,也等于相同条件下同一物质的熔化热和汽化热之和。升华实际上是晶体中的粒子直接从晶格结构中分离出来,转化为气体分子的现象。1 kg物质可以升华时吸收的热量称为升华热。如果用r表示升华热,则有

其中m是升华物质的质量;q是升华时吸收的热量,单位也是焦耳/千克。

在升华过程中,粒子一方面要克服粒子间的结合力做功,另一方面要克服外界压力做功。根据能量守恒定律,此时必须从外界吸收热量。因此,升华热在数值上等于熔化热和汽化热之和。关系如下

r=λ+L .

干冰是固态二氧化碳(CO2),雪白色,熔点-78.5℃,可直接从固态升华为气态。常压蒸发可获得-80℃左右的低温,减压蒸发温度更低。主要用于食品工业和作为制冷剂,也可用作人工降雨的化学剂。

凝聚态物质不经过液态而直接由气态转变为固态的过程,称为“凝聚态”。在这个过程中,物质释放热量,降低温度。单位质量的气态物质凝结时,释放的热量称为升华热。同一温度下,同一物质的升华热等于升华热及其汽化热与熔化热之和。比如空气中的水蒸气在冷的时候直接凝结在物体表面,就变成了霜。

霜当温度降到0℃以下时,空气中的水蒸气不经过液态,在地面物体表面凝结成白色晶体,称为霜。霜冻通常出现在晴朗无风的夜晚或清晨。早霜多发生在深秋,晚霜发生在早春。霜冻的出现一般受局部地区影响较大,虽然同一地区不同时间不同地方可能不会都出现霜冻。在霜冻季节,常伴有霜冻。霜是凝结的表现。北方初霜一般在10结束,为初霜期。在冷暖过渡季节,由于环境温度短时间降至0℃或0℃以下,植物可能遭受冻害。但是霜出现的时候不一定会出现霜。

霰是白色不透明的球形或圆锥形固体沉淀,直径比含笑大2 ~ 5毫米。这是过冷水滴与冰晶(或雪花)碰撞结冰造成的,落地后会反弹,容易破碎。大部分霰在降雪前降落在有一定对流强度的云层中,大部分是猝发式降落。

冰雹是球形、圆锥形或不规则的冰块,直径不一,5 ~ 50毫米不等,也有直径约30厘米的大冰雹。冰雹经常从具有特别强上升气流的积雨云中落下。冰雹通常随着积雨云中的气流多次起伏,并不断与沿途的雪花和水滴融合,形成透明和不透明交替层的冰块。增大到一定程度,上升气流支撑不住,落到地面,俗称冰雹。冰雹是阵,但危害极大。

三相图当固体升华时,如果固体与其蒸气达到动态平衡,此时的蒸气称为饱和蒸气,其压力称为饱和蒸气压。图2-12p-T所示的曲线OS称为升华曲线。它代表了当固相和气相存在时,温度和饱和蒸汽压之间的关系。P和T这两个参数,只要确定了任何一个,就可以确定另一个参数,但两者都不能任意选取。图2-12所示的P-T图是一个三相图。它代表了固、液、气三相存在及其相互转化的条件。如果固、液、气平衡存在,那么温度和压力是一定的,任何参数都不能任意选取。所以这三条曲线的共同* * *交点o代表三相的存在状态,所以称为三相点。比如水的相点温度为0.01℃(即273.16 K),压力为546.84Pa(4.851毫米汞柱)。

任何物质都有其独特的相图,特别是在冶金技术中,这是一个重要的依据。掌握三相图能控制相变的条件。因为三相存在是一个不变的系统,三相点是不受其他条件影响的状态,所以三相点的温度是一定的温度。因此,选择三相点的温度作为设置温标的参考点。

能量守恒定律在自然界发生的所有过程中,能量既不会被消灭,也不会被创造。它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转化为另一个物体,而能量总量不变。这个定律叫做“能量转化和守恒定律”。换句话说,无论任何封闭系统发生什么情况,其能量的总价值都保持不变。这个规律包括定性和定量两个方面。在自然界中,它决定了能量形式的可变性,并在数字上肯定了自然界中总能量的守恒。能量的减少总是伴随着能量的增加,其值在减少和增加时是相等的。各种形式的运动(机械运动、热运动、电磁运动等。)有相应的能量,所以这个规律是人类对自然现象长期观察和研究的经验总结。

热能工程是研究热能和机械能相互转化,以及如何合理地将热能应用于生活和生产的一门综合性学科。它以传热学和工程热力学为基础。主要研究范围包括锅炉、蒸汽机、汽轮机、内燃机、燃气轮机和制冷设备的工作原理和结构。原子能核反应堆的热能、太阳能、地热能的利用也属于热工研究的范围。

热机的简称。它能不断地将燃料燃烧释放的热量通过热传递转化为物质的内能,再通过做功转化为其他形式的能量(如机械能)。有很多种,但它们的主要工作原理是利用高温高压气体或蒸汽膨胀做功。例如蒸汽机、蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发动机。它是工农业生产、发电和交通部门所需电力的主要来源。热能的来源是燃料燃烧释放的热能、原子能、太阳能和地热能。热机的组成必须有三个组成部分。一种是加热器,是将燃料释放的能量转化为工质内能的装置;二是工作部分,是使工质消耗内能做机械功的装置;第三个是冷凝器,是容纳工作部分排出的废工质的装置。热机工作时,工质从加热器获得的热量只有一部分转化为机械功,其余部分传递给冷凝器。工质从加热器获得的热量为Q1,一部分Q2被做功的废工质带入冷凝器,只有Q1-Q2转化为机械功。

工质热机都是利用气体或蒸汽的膨胀来做功的。在技术上,气体或蒸汽常被称为热机的工质,简称工质。蒸汽机和汽轮机中的工作介质是蒸汽;内燃机的工作介质是汽油或柴油和空气的混合物。

锅炉它是高压蒸汽的发生器。在锅炉中,燃料的化学能转化为蒸汽的内能。锅炉由燃烧室和锅炉组成。根据结构和形式的不同,可分为水管锅炉和烟管锅炉。水在水管或锅炉中加热成为蒸汽后,由前水管送到锅炉上部,锅炉中的饱和蒸汽由蒸汽管送到过热器,再加热成为过热蒸汽。过热蒸汽通过输气管送入蒸汽机的汽缸推动活塞做功。

从消防室出来的烟气温度很高,一般在350℃到400℃左右。因此,在烟道中安装省煤器,省煤器内充水,使烟气通过时水得到预热和加热。将这样的高温水注入锅炉可以避免锅炉温度的剧烈变化。

水管锅炉蒸发量大,水管、蒸汽锅炉、火室也大,一般用在火电站等固定位置。烟管锅炉用在火车上,结构简单,体积小,在火车或小工厂里应用广泛。

当安全阀密封在锅炉内的蒸汽压力超过一定限度时,锅炉就有爆炸的危险。为了保证安全生产,各种锅炉都装有安全阀,通常都是关闭的。当锅炉内的蒸汽压力超过一定限度时,蒸汽会打开安全阀,释放部分蒸汽,使锅炉内的压力恢复到安全限度,避免事故发生。安全阀是一种利用杠杆原理来调节和控制蒸汽压力的装置。

蒸汽机是一种利用蒸汽的循环将热能转化为机械能的装置。高温高压的蒸汽被引入蒸汽机的汽缸中,蒸汽的膨胀带动汽缸中的活塞往复运动。并且通过使用活塞杆、十字头、连杆、曲柄和飞轮,活塞的往复运动被转换成飞轮的旋转。蒸汽机车是一种由蒸汽机驱动的装置。

静点当蒸汽机的活塞杆、连杆和曲柄位于同一直线上时,连杆不能使曲柄转动。这个位置叫“静点”,有静点机器就不能运转。为了使曲柄在静止点继续转动,在机轴上安装一个沉重的飞轮,曲柄穿过静止点,依靠飞轮转动的惯性来维持机器的连续转动。活塞往复运动一次会有两个死点。还有静态点称为死点。

冷凝器蒸汽在汽缸内膨胀做功后,内部能量已经降低,通常称为废蒸汽或废工质。为了使蒸汽机继续工作,就要把气缸中的废工质排出,把新的工质吸入。用于容纳废工作流体的装置被称为冷凝器。根据不同的需要,有不同类型的冷凝器。火车蒸汽机的冷凝器是大气。常见的冷凝器有喷射式和水管式。废工质经过冷凝器后,温度下降,凝结成水。这部分水杂质少,水温高。经脱脂等处理后可作为给水送至锅炉,既可节约燃料,又可延长锅炉寿命。

燃烧效率燃料在加热器中燃烧时,由于设备不完善,无法完全燃烧,也无法将燃烧时释放的化学能全部转化为工质的内能。设燃料完全燃烧后释放的热量为Q,传递给工质的热量仅为Q1,则燃烧效率为:

因为燃料的燃烧过程是在锅炉中进行的,所以燃烧效率也叫锅炉效率。

热效率工质从加热器吸收的热量Q1在做功时不能完全转化为机械功,总有一部分热量Q2被废工质带出热机的工作部分。所以转换成机械功的净热量为Q1-Q2,热机的热效率为:

机械效率(热)热量Q1-Q2转换成的机械功不能作为输出有用功传递给发动机轴,一部分消耗在传动装置上,如活塞、十字头、曲柄、转轴处的摩擦。所以热量Q3,相当于有用功,是Q1-Q2的一部分。所以热机的机械效率:

热机的总效率热机的总效率也称为热机的经济效率或有效效率,有时简称效率。它是相当于发动机轴上的有用功的热量Q3与燃料完全燃烧时所能释放的热量Q之比,通常用百分数表示。所以热机的整体效率

从上面的公式可以看出

也就是

η total = η燃烧热η机η。

蒸汽机的效率很低,目前最好的蒸汽机效率也只有15%左右。提高热机效率是热能工程中的一项重要任务,一般从三个方面入手:提高热机的燃烧效率、热效率和机械效率。首先是改进锅炉装置,提高热机的燃烧效率。可以用煤粉代替煤块,将其喷入火室内,输入热空气助燃,使煤充分燃烧并放出热量。同时改进水管锅炉结构,增加水的受热面积,使用省煤器、空气预热器等。其次,提高加热器的温度和压力,降低冷凝器的温度和压力,从而提高热机的热效率。

卡诺(法国工程师)从理论上研究了热机的效率,提出了没有热损失和摩擦损失,热效率最高的热机理想模型。理想热机热效率的计算公式是

其中T1代表加热器的绝对温度,T2代表冷凝器的绝对温度,由公式得出提高热机热效率的主要途径是提高T1,降低T2。因此,目前锅炉的制造正朝着高温高压方向发展。锅炉中采用过热器来提高蒸汽的温度和压力,采用早期蒸汽关闭、多级膨胀、降低凝汽器压力等方法来降低乏汽温度,从而提高热效率。

内燃机是将燃料引入气缸,在气缸内燃烧燃料和空气,产生高温高压气体迅速膨胀做功,推动活塞运动的机器。它的加热器在工作部分。为了使内燃机连续工作,需要将膨胀的气体排出,重新装入燃料和空气,然后进行二次燃烧。内燃机主要可以分为奥托内燃机和柴油内燃机。奥托内燃机通常使用汽油作为燃料,而柴油内燃机使用柴油作为燃料。

汽油机是一种内燃机,使用高挥发性汽油作为燃料。汽油机是将雾化的汽油和空气的混合气引入气缸,然后利用电极火花使混合气燃烧。燃烧时形成的高温高压气体推动活塞往复运动。往复运动通过曲柄等将运动转化为旋转。

奥托内燃机的工作过程可分为四个冲程,即进气冲程、压缩冲程、做功冲程(燃料燃烧气体膨胀做功,也可称为爆炸冲程)和排气冲程。这四个冲程是内燃机的一个循环。从内燃机的工况来看,可燃气体的化学反应是其能量来源,引起工质的高温;气缸活塞是它的工作部件;做功后的废工质排入大气,大气作为其冷凝器。由于可燃混合气在气缸内燃烧产生的高温(1500℃以上),内燃机的效率高于蒸汽机。奥托内燃机运行中,约有25%的热量作为有用功,10%的热量在摩擦中散失,25%的热量被废气带走,40%的热量传递给缸外的冷却水,因此其效率一般为20 ~ 30%。奥托内燃机的功率从大约367.7瓦(1/2马力)到1838.8千瓦(2500马力)不等。

上止点的活塞离曲轴中心最远,即活塞杆和曲柄在一条直线上,出现静止点的状态,称为“上止点”。

下止点是活塞最靠近曲轴中心的位置,即活塞杆和曲柄在一条直线上,出现死点时的状态称为“下止点”。

冲程活塞从下止点到上止点或从上止点到下止点的距离,即“活塞冲程”,又称“冲程”。当往复式机器中的活塞在气缸中往复运动时,两个极限位置之间的距离。它也指活塞走过这段距离的过程。

四冲程内燃机通过吸气、压缩、燃烧、膨胀、排气的过程反复进行。如果吸气、压缩、做功(燃烧、膨胀)、排气的循环是在四个冲程中完成的,则称为四冲程。相应的内燃机称为四冲程内燃机。

第一冲程,也就是吸气冲程。这时曲轴向下转动,带动活塞向下,同时凸轮通过齿轮向下转动,使凸轮的凸起部分推入进气门,雾化汽油和空气混合的燃油被吸入气缸。

第二冲程,压缩冲程。曲轴带动活塞向上,凸轮的凸部已经翻转,进气门关闭。因为凸轮只转动了1/4,所以排气门仍然关闭。活塞向上运动时,第一冲程吸入的可燃气体被压缩,压缩气体压力达到0.6 ~ 1.5 MPa,温度上升到300℃左右。

第三冲程是做功冲程。在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,混合燃料迅速燃烧。温度突然上升到2000℃左右,压力达到3 ~ 5 MPa。高温高压烟气迅速膨胀,推动活塞向下做功。此时,曲柄转动半圈,凸轮转动1/4,两个气门仍处于关闭状态。

第四冲程是排气冲程。由于飞轮的惯性,曲柄转动,使活塞向上运动。这时,凸轮推开排气阀,将废物排出气缸。

四冲程是内燃机的一个循环。在每个循环中,活塞往复运动两次,曲轴旋转两次,进气门和排气门打开一次。

二冲程内燃机如果在两个冲程中完成进气、压缩、做功、排气的循环动作,称为二冲程内燃机,相应的内燃机称为二冲程内燃机。

辅助冲程是指进气冲程、压缩冲程和排气冲程。为了做功,这三招都是为做功做准备的,所以叫辅助招。

辅助设备内燃机除了主要工作外,还有燃油、点火、冷却、润滑四个辅助设备系统。燃料系统主要是化油器,将汽油和空气按一定比例混合成雾状混合气,作为燃料供给气缸;点火系统由电池、线圈、火花塞等部件组成。火花塞由齿轮管理,能按时在气缸内产生电火花,使压缩后的混合气燃烧爆炸。冷却系统的主要部分是气缸外面的缸体水套,这样水就可以在里面流动。因为燃油在缸内燃烧时,缸内温度可升至2000℃左右,缸壁和活塞会受热,容易损坏零件。所以气缸外壁水套里的水会吸热上升到散热器里。冷却后,用水泵将冷水抽回水套,循环冷却气缸。小型内燃机和少数飞机也采用空气降热的方法,增加气缸壳体与空气的接触面积,将热量散发到空气中。润滑系统,为了防止金属磨损,装有油底壳、油泵等装置,将润滑油输送到机器的各个部位,减少摩擦损失。

柴油机一般称为柴油内燃机。是德国工程师Diesel在19年底设计的。其构造原理与奥托内燃机基本相同。主要区别在于它是将机油或柴油作为燃料喷入气缸进行燃烧,而不是使用汽油的混合气作为燃料。同时,在压缩冲程中,可燃混合气没有被压缩,只是空气被简单压缩。汽油机用火花塞点燃燃油,而柴油机顶部有喷油嘴,利用高温空气点燃柴油,所以称为压燃式。它也有四个冲程:第一个冲程是吸气冲程,它只吸入气缸中的空气。第二冲程是压缩空气,汽油机只是在进气冲程末期将燃油混合气的体积压缩到1/6 ~ 1/9。如果压缩多了,在压缩过程中间,由于温度升高到燃点以上,混合气就会燃烧,机器就会反转,无法正常工作。柴油机在进气冲程末期可将空气量压缩到1/16 ~ 1/22,压力达到4 MPa左右,温度可高达500 ~ 700℃,超过柴油的燃点。第三冲程是做功冲程。在压缩冲程末期,柴油在高压的作用下从喷油嘴高速喷入气缸,雾化后的油滴遇到热空气立即燃烧。由于柴油喷发时间长,燃烧时间也长,燃烧温度高达2000℃。第四冲程是排气冲程,和汽油机一样。

压缩比气体进入气缸后的最大体积与被压缩后的最小体积之比称为“压缩比”。压缩比不能太大,因为受其他条件限制。在奥托内燃机中,压缩气体是汽油和空气的混合物。如果压缩过度,温度会升得过高,可能会使活塞在到达压缩冲程结束前自燃。此时活塞本应向上移动,但由于自燃气体的膨胀而向下移动。导致车轮反方向旋转,产生撞倒车的现象,对机器零件损坏严重。奥托内燃机的压缩比一般不能超过4 ~ 5。在柴油内燃机中,空气被压缩,压缩比不受液体燃料燃点的限制,可以提高到12 ~ 20。但不能太高,否则必须使用非常重的零件来承受压缩结束时的压力。

蒸汽轮机蒸汽轮机是由一个中心厚的钢盘和沿钢盘外缘弯曲的叶片组成的。当蒸汽喷到叶片上时,涡轮旋转,蒸汽速度越大,涡轮旋转越快。用蒸汽推动叶轮的机器叫做“汽轮机”。

当气体从高压空间流向低压空间时,压差越大,流速越大。因此,在汽轮机中使用喷嘴,使水管锅炉过热器管送出的过热蒸汽从喷嘴喷出时开始迅速膨胀,同时压力下降,速度增加。这种蒸汽具有很大的动能。也就是说,蒸汽的内能在喷嘴中转化为蒸汽的动能。当蒸汽喷到叶片上时,其动能转化为轴旋转的机械能。

为了提高蒸汽利用效率,常采用压力多级冲击式汽轮机。与蒸汽机相比,在同样的功率下,汽轮机具有重量轻、体积小的优点,不需要曲柄、飞轮等任何机械将运动转化为转动,所以转动均匀,没有振动。高转速,每分钟可达3000转;它的缺点是只能一个方向旋转,不能倒车。汽轮机必须和高压锅炉一起使用,所以只能用在发电厂或巨型船上。

燃气轮机的基本原理和蒸汽轮机非常相似,不同的是工质不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气。燃气轮机属于内燃机,所以也叫内燃机。该结构由空气压缩机、燃烧室、叶轮系统和回热装置四部分组成。

燃气轮机以气体为工质在燃烧室中燃烧,将燃料的化学能转化为气体的内能。在喷嘴中,气体的内能转化为气体的动能,气体高速喷出,冲击叶轮旋转。

燃气轮机的优点是不需要连杆、曲柄、飞轮和锅炉,所以体积小,重量轻,功率高达65,438+000,000 ~ 200,000千瓦,效率高达60%。它作为动力装置广泛应用于飞机上。但喷在叶轮上的蒸汽温度高达1300℃,叶轮需要昂贵的特种耐热合金制造,加工难度大,成本高。耗油量大,是同功率活塞式汽油机的2倍以上,所以燃气轮机适用于735 ~ 2205 kW(1000 ~ 3000 HP)功率的飞机和舰船。

空气喷气发动机是利用气体从尾部高速喷出时产生的反冲推力推动机身前进的机器。活塞式内燃机的螺旋桨叶片转得越快,受到的阻力越大,效率越低。所以它的速度不能超过211 m/s,而且这种飞行器只能在空中飞行,所以飞行高度和速度都是有限的。

喷气发动机的燃料在燃烧室燃烧后,产生高温高压气体,以极高的速度从尾部喷出,同时产生反作用力推动机身前进。喷气的作用是直接产生反冲推力,将燃料的内能转化为气体的动能和飞机向前的机械能,而不经过活塞、螺旋桨等能量转换的中间结构,从而减少能量损失,提高飞机的飞行速度。

喷气发动机可分为两类,即空气喷气发动机和火箭喷气发动机。空气喷气发动机本身携带燃料,它需要利用外界空气来帮助燃烧。所以不适合在空气稀薄的高空飞行。发动机有很多种,比如冲压发动机和空气轮。

热力学基本定律通常把热力学第一定律和第二定律作为热力学基本定律,但有时也加入能斯特定理作为第三定律,有时把温度存在定律作为第零定律。一般这四个热力学定律统称为热力学定律。热力学是关于热现象的宏观理论,它是基于这四个定律。

热力学第零定律如果两个热力学系统中的任何一个与第三个热力学系统处于热平衡,那么这两个热力学系统必然处于热平衡。这个结论被称为“热力学第零定律”。热力学第零定律的重要性在于它对温度的定义和测量方法。定律中所说的热力学系统,是指由大量分子和原子组成的物体或系统。为建立温度概念提供了实验依据。这个规律反映了所有处于同一热平衡状态的热力学系统都有一个宏观特征,就是由这些相互热平衡的系统的状态所决定的值相等的状态函数,这个状态函数定义为温度。而温度相等是热平衡的必要条件。所以这个基本物理量本质上反映了系统的一些性质。

热力学第一定律是热力学的基本定律之一。它是热力学中能量转化和守恒定律的表达。指出热是物质运动的一种形式,并说明一个系统中可增加的值△E(=E2-E1)等于这个系统吸收的热量Q与外界所做的功之和,可表示为

△E=E2-E1=Q+W

即w+q = △ e .在这个公式中,强调了功和热传递是改变系统内能的两种不同形式,系统内能的变化可以用功和传递的热量来衡量。上式中,外界对系统做功时,w为正;如果系统做外功,w为负。如果外界向系统传热,q为正;如果系统向外部释放热量,q为负。当△E为正时,意味着系统内能增加;如果△E为负,说明系统的内能在减少。

热力学第一定律也可以从另一个侧面来描述,即外界传递给系统的热量等于系统内能的增量与系统所做的功之和。若外界传递给系统的热量为Q,系统从一个平衡态达到另一个平衡态,内能增加E2-E1,而对外做功为w。