对工程热力学的认识和体会

对工程热力学的认识与体会

基本认知:

工程热力学(engineering thermodynamics),科学定义为:阐明和研究能量、能量转换,主要是热能与其他形式的能量间的转换的规律,及其与物质性质之间关系的工程应用学科。

工程热力学是关于热现象的理论,它以热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律作为推理的基础,通过物质的压力、温度、比容等参数和受热、冷却、膨胀、收缩等行为,对现象和热力过程进行研究。

蒸汽机的发明与应用,刺激、推动了热学方面的理论研究,促成了热力学的建立与发展。1842年,法国科学家卡诺提出来卡诺定理和卡诺循环,指出热机必须工作于不同温度的热源之间,提出了热机最高效率的概念,这在本质上已经阐明了热力学第二定律的基本内容。但是他的证明过程却是错的。在卡诺的基础上,1850-1851年间克劳修斯和汤姆逊先后独自从热量传递和热转变成功的角度提出了热力学第二定律,指明了热过程的方向性。

1850年,焦耳在他的关于热工相当实验的总结论文中,以各种精确的实验结果使能量守恒与转换定律,即热力学第一定律得到了充分的证实。1851年,汤姆逊把能量这一概念引入热力学。

热力学第一定律的建立宣告第一类永动机是不可能实现的。热力学第二定律则使制造第二类油动机的梦想破灭。1906年,能斯特根据低温下化学反应的大量试验事实归纳出新的规律,并于1912年将之表述为绝对零度不能达到原理,即热力学第三定律。热力学第三定律的建立使热力学理论更加完善。

这三个定理是热力学的基础,也是我们学习和认识热力学的关键之处。

(源于绪论)学习体会:

对于工程热力学这门学科,初次接触时,我感觉会像其他许多科目一样死板乏味,因为都是一些干巴巴的概念。但没想到胡老师居然完全颠覆了这门学科在我心目中的印象。我是第一次接触像胡老师这样讲课方式的老师,坐在课室里,不像是其他课一样在听老师照本宣科,有时还要忙着做笔记,相反的,胡老师的

课让我更多的感觉像是在听讲座,氛围很轻松,但知识面却很广,你不需要聚精会神的去听,但却能学到很多超乎书本的知识理念,我感触颇多。有时讲到某个知识点,胡老师还会讲讲他在这方面的研究,甚至穿插一些他的想法,一些很新奇却又很实际的想法,给我很大的启发,这也是我开始喜欢上这门学科的原因。

学了将近一个学期的工程热力学,虽然对所学的知识还没一个系统性的把握,但对热力学第三定律,我还是有相对深刻一点的体会。热力学第三定律是对熵的论述,一般当封闭系统达到稳定平衡时,熵应该为最大值。在任何过程中,熵总是增加。但理想气体如果是绝热可逆过程熵的变化为零。可是理想气体实际并不存在,所以现实物质中,即使是绝热可逆过程,系统的熵也在增加,只不过增加的少。在绝对零度,任何完美晶体的熵为零,但是绝对零度又不可达到,这就是热力学第三定律。绝对零度,这个字眼对我有一种莫名的吸引力,引发了我的思考——绝对零度真的不可能达到吗?那么降低温度的极限究竟在哪里呢?我很好奇,当然科学家们比我更想知道答案。继热力学第三定律之后,各国科学家也纷纷对此提出猜想,更加深入的去研究。0 K已经成为了一个令人非常神往的概念。

回过头看一下热力学第一定律和第二定律,它们都明白指出第一种永动机和第二种永动机的不可实现性,明确的告诫人们放弃这种不实际的制造意图。但是,第三定律却不是这样,而是鼓励人们想方设法去无限的接近绝对零度。也正是因为这点魅力所在,所以科学们从未放弃过,一直都在积极进取,从未间断。通过科学家们的不屑努力,目前使用绝热去磁的方法已达到5×10^-10K,但还是无法达到神秘的0 K。

知之者不如好之者,好之者不如乐之者。对这些知识定律的喜爱,并不源于我对这些知识了解得多透彻,而是它能够触发我更好的去探索、去认知,我觉得,这比什么都来得重要……

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