热力学与能量守恒定律

热力学是在英国产业革命进展中，通过对蒸汽机的理论研究而形成的， 但其理论体系基础的确立，却是由法国工程兵军官卡诺（N.L.S.Camot 1896

—1832）完成的。

卡诺创立了“卡诺循环”、“不可逆热机”这些热力学的基础概念，1824 年提出了关于热机效率的卡诺定理，即热机的最大效率与工作介质无关，仅与高温热源与低温热源的温度有关。卡诺的理论是建立在不可称量的假想物质“热素”的基础上的， 1850 年德国物理学家克劳胥斯（R.J.Chausius 1822—1888）和 1851 年英国物理学家汤姆生（W.Thomson 1824—1907）抛开热素说将卡诺定理建之于热的运动说基础之上，作为热力学第二定津而构筑了热力学的独自的理论体系。1854 年克劳胥斯将第二定律解析化，由此推出了“熵”的概念。

在热力学的这一发展过程中，伴随着蒸汽机的进一步发展，科学界开始注重对气体，特别是水蒸气的热力学性质的实验研究，后来导致了麦克斯韦和克劳胥斯创立了气体分子运动论。1860 年麦克斯韦发现了分子运动的速度分布率，奥地利物理学家玻尔兹曼（L.Boltzmann 1844—1906）进而提出了统计力学。

19 世纪中叶，最伟大的发现是能量守恒定律。能量守恒定律不仅是对热力学第一定律的形式化，而实质上是揭示了自然界中关于能量守恒及形态可以相互转换的规律。

能量守恒定律几乎被几个人物从不同角度同时发现，1842 年焦耳对热功当量的测定和德国医生迈耳（J.L.Meyer 1814—1878）对人体血液在不同纬度颜色的研究， 1847 年德国物理学家赫尔姆霍兹（H.L.F.Helmholtz 1821

—1894）发表的“对力的守恒的物理学论述”等均涉及到能量守恒定律。热力学的形成与发展，反映了 19 世纪中叶科学界对热机研究的关注，对

动力机械在 19 世纪后的大发展提供了科学依据。