热力学发展简史

热力学是一门重要的技术基础课程，它是研究热能和其他形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量利用经济性的一门学科。主要内容包括能量转换的基本定律、工质的热力性质、热力过程与热力循环、以及该学科在工程上的应用等。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，是机械工程的重要基础学科之一。
人类很早就对热有所认识，并加以应用。但是将热力学当成一门科学并有定量的研究则是从十七世纪末开始的，也就是在温度计制造技术成熟以后，才真正开始了对热力学的研究。
十七世纪时伽利略曾利用气体膨胀的性质制造气体温度计，波义耳（Robert Boyle）在1662年发现定温条件下，定量气体的压力与体积成反比；十八世纪经由准确的实验建立了摄氏及华氏温标，其标准目前我们仍在使用；1781年查理发现了定压条件下气体体积会随着温度改变的现象，但对于热本质的了解则要等到十九世纪以后。
焦耳自1843年起，经过一连串的实验证实了热是能量的另一种形式，并给出了热与功两种单位换算的比值，此能量守恒定律被称为热力学第一定律，自此人类对于热的本质才有了初步的了解。1850年凯尔文（William Thompson Baron Kelvin）和克劳修斯（Rudolf Julius Emmanuel Clausius）说明热机输出的功一定少于输出的热能，被称为热力学第二定律。这两条定律再加上能斯特（Hermann Walter Nernst）在1906年所提出的热力学第三定律：即在有限次数的操作下无法达到绝对零度，构成了热力学的基本框架。热学在十九世纪的另外一个发展方向是1850年前后，由焦耳及克劳修斯所推广的气体动力论，这个理论把热学的微观基础建立了起来。

热力学第零定律——
把两个物体放在一个绝热系统中，亦即在没有热量流入及流出的情况下，经过一段时间后，两个物体必然达到相同的状态，即热平衡状态。
热力学第一定律——
（能量守恒定律）能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而总量保持不变。
热力学第二定律——
（方向定律）单向不可逆过程，亦即无法靠着环境的微小变化就能反向的过程，就是在系统历经刺激，朝着熵增加的方向变化的过程。熵是系统的状态函数，亦即与系统的状态有关，而与如何达到此状态的过程无关，虽然在封闭系统内的某个部分的熵也许会减少，但在系统另一部分的熵永远会增加相同的量或者更多，因此整个系统的熵绝不会减少，只会往最大的乱度方向进行。
热力学第三定律——
完美晶体在绝对零度时，其熵为零。

（热力学四大定律发展史）

综观而言，所谓热力学发展史，基本上就是热力学与统计力学的发展史，大体可以分成四个阶段，简述如下：

第一个阶段：十七世纪末到十九世纪中叶(详细介绍)

此时累积了大量的试验与观察的结果，并制造出蒸汽机，并对“热”（Heat）的本质展开研究与争论，为热力学的理论建立做好了暖身。在十九世纪前半叶，首先出现了卡诺理论，热机理论（热力学第二定律的前身）和热功互换的原理（热力学第一定律的基础）。这一阶段的热力学还停留在描述热力学的现象上，并未引进任何的数学算式。

第二个阶段：十九世纪中叶到十九世纪七十年代末(详细介绍)

此阶段热力学第一定律和第二定律已经完全理论化。由于热功互换原理建立了热力学第一定律，由第一定律与卡诺循环的结合导致热力学第二定律的成熟。另一方面，以牛顿力学为基础的气体动力论也开始发展，但这时人们并不了解热力学与气体动力论之间的关联。

第三个阶段：十九世纪末到二十世纪初(详细介绍)

这个时间内，首先由波尔兹曼将热力学与分子动力学的理论结合，而导致统计热力学的诞生，同时他也提出非平衡态的理论基础。至二十世纪初吉布斯（Gibbs）提出系统理论建立统计力学的基础。

第四个阶段：二十世纪三十年代至今(详细介绍)

主要是量子力学的引进而建立了量子统计热力学，同时非平衡态理论更进一步发展，形成了近代理论与实验物理学中最重要的一环。

热力学发展古今名人志

	N.L.S. Carnot (1796~1832年) ●1824 年发表了著名的论文"火的动力的思考",阐述了卡诺循环及卡诺定理。		J.R. Mayer (1814~1878年) ●1842 年提出了能量转换定律。
	H.L. Helmholtz (1814~1878年) ●1847 年推导出能量转换定律。		L.Kelvin (W. Thomson, 1824~1907年) ●1848年建立了热力学温标。并在其著作中首次使用"Thermodynamic"一词。
	R.J.E. Clausius (1822~1888年) ●1850年第一个阐述了两个基本规律：热力学第一、第二定律。他还提出"热力学能"U和"熵"S的概念。		W.J.M. Rankine (1820~1872年) ●1853年提出"热效率"概念，并于1854年提出p-v图，1859年出版第一本热力学教科书。
	N.A. Otto (1832~1891年) ●1876年制造了使用Otto循环的内燃机。		G.B. Brayton (1830~1892年) ●1876年制造了使用Brayton 循环的内燃机。
	J.W. Gibbs (1839~1903年) ●1878 年发表"相律"，并建立了T-s图和多相系平衡的热力学分析方法。		R.C.K. Diesel (1858~1913年) ●1897年提出了实用的Diesel 内燃机循环。第一定律时间、人物和事件。
	van der Waals (1837~1923年) ●1873年提出了实际气体状态方程，并由此获得1901年诺贝尔物理学奖。		K. Onees (1853~1926年) ●1908年液化了世界上最后一种气体氦，研究低温下物质的性质并发现超导现象，因此获得1913年诺贝尔物理学奖。
	J.C.Maxwell (1831~1879) ●完成巨著《电磁学通论》，建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。		Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858--1947) ●提出量子论。于1918年，荣获诺贝尔物理学奖。
	I.llyaPrigogine (1917～) ●长期从事非平衡态热力学研究，提出最小熵产生原理。		L.Lars Onsager (1903～1976) ●因对不可逆过程热力学理论的贡献，昂萨格获得1968年诺贝尔化学奖。