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能量以各種形式存在，如熱能、物理能、化學(xué)能、輻射能（光等）和電能。熱力學(xué)是研究熱能在系統(tǒng)產(chǎn)生變化或者做功能力的學(xué)科。

熱力學(xué)定律描述了能量守恒的原理。也就是說(shuō)，能量既不能創(chuàng)生也不會(huì)消失，根據(jù)此原理一個(gè)封閉系統(tǒng)的總能量總是守恒的，從而保持恒定，只不過(guò)會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式。因此，熱是能量的一種形式，可以與功相互轉(zhuǎn)化。

熱力學(xué)第二定律表面物質(zhì)都本能地朝著加大分子無(wú)序狀態(tài)變化。熵是無(wú)序狀態(tài)的度量標(biāo)準(zhǔn)：固態(tài)晶體是物質(zhì)中具規(guī)則的結(jié)構(gòu)形式，具有非常低的熵值。而氣體處于更高程度的無(wú)序狀態(tài)，因而具有較高的熵值。

具有作功能力的孤立能量系統(tǒng)的勢(shì)能會(huì)隨著熵的增加而減少。熱力學(xué)第二定律表明熱永遠(yuǎn)無(wú)法靠“自身作用”從冷源區(qū)轉(zhuǎn)移到熱源區(qū)。

1.3.2氣體定律

波義爾定律指出，如果溫度不變（等溫），壓力和體積的乘積也不變。其關(guān)系為：

P1×V1=P2×V2

P=絕對(duì)壓力（pa）

V=容積（m³）

也就是說(shuō)，在溫度不變的情況下，如果壓縮過(guò)程中容積減半，則壓力增加1倍。

查理定律指出，如果壓力不變（等壓），氣體體積變化與其溫度的變化成正比。其關(guān)系式如下：

=

V=容積（m³）

T=絕對(duì)溫度（K）

氣體狀態(tài)普遍定律是波義耳定律和查理定律的結(jié)合。該狀態(tài)表示壓力、容積與溫度之間的相互關(guān)系。當(dāng)一個(gè)參數(shù)變化時(shí)，至少會(huì)導(dǎo)致其他兩個(gè)參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化。其關(guān)系式如下：

=R

P=絕對(duì)壓力（pa）

V=比容（m³/kg）

T=絕對(duì)溫度（K）

R==氣體常數(shù)（J/kgxK）

氣體常數(shù)R只取決于氣體的性質(zhì)。如果氣體質(zhì)量m用體積V表示，其關(guān)系式可以寫(xiě)成為：

p×V=n××T

P=絕對(duì)壓力（Pa）

V=容積（m³）

n=摩爾數(shù)

=通用氣體常數(shù)

  =8.314（J/mol x K）

T=絕對(duì)溫度（K)

1.3.3傳熱

任何物體內(nèi)，或不同物體或系統(tǒng)之間只要存在溫度差就會(huì)產(chǎn)生熱傳遞，直到溫度達(dá)到平衡。熱傳遞可有三種不同的方式：傳導(dǎo)、對(duì)流與輻射。實(shí)際上，熱傳遞常常是以三種方式不同程度地同時(shí)進(jìn)行。

傳導(dǎo)是通過(guò)粒子的直接接觸而發(fā)生的熱量傳遞。傳導(dǎo)發(fā)生在兩個(gè)固體之間，或者是在液體或氣體的薄層之間。振動(dòng)的原子釋放出其部分動(dòng)能，傳遞給相鄰的振動(dòng)較小的原子。

Q=-λ×A×t×

Q=傳遞的熱量（J)

λ=導(dǎo)熱系數(shù)

A=熱流面積（㎡）

T=時(shí)間（s）

ΔT=溫度差（冷-熱）（K）

Δx=距離（m）

對(duì)流是高溫固體表面與相鄰的靜止或移動(dòng)流體（氣體或液體）之間的熱交換，其中流體的某一部分與其他部分的混合會(huì)加強(qiáng)對(duì)流作用。對(duì)流可以是介質(zhì)中因溫差造成密度不同而產(chǎn)生自然運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自由對(duì)流。也可以是以流體在機(jī)械作用下的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流，例如，風(fēng)機(jī)或泵。由于更高的混合速度，強(qiáng)制對(duì)流顯然會(huì)產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的熱交換。

Q=-h×A×t×ΔT

Q=傳遞的熱量（J)

h=傳熱系數(shù)（W/㎡xK）

A=接觸面積（㎡）

t=時(shí)間（s）

ΔT=溫度（冷-熱）（K)

熱輻射是通過(guò)空間進(jìn)行的熱交換。所有溫度高于0°K的物體都會(huì)通過(guò)電-磁輻射向各個(gè)方向傳熱。當(dāng)熱輻射到達(dá)一個(gè)物體時(shí)，部分能量被吸收并使該物體變熱。未被吸收的熱輻射，或穿透過(guò)物體，或被反射。