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内能

指数 内能

在熱力學裡,內能(internal energy)是熱力學系統內兩個具狀態變數之基本狀態函數的其中一個函數。內能是指系統所含有的能量,但不包含因外部力場而產生的系統整體之動能與位能。內能會因系統能量的增損而隨之改變。 系統的內能可能因(1)對系統加熱、(2)對系統作,或(3)添加或移除物質而改變。當系統內有不可穿透的牆阻止物質傳遞時,該系統稱之為「封閉系統」。如此一來,熱力學第一定律描述,內能的增加會等於增加的熱量加上環境對該系統所作的功。若該系統周圍的牆不能傳遞物質與能量,則該系統稱之為「孤立系統」,且其內能會維持定值。 一系統內給定狀態下的內能不能被直接量測。給定狀態下的內能可由一已給定其內能參考值之參考狀態開始,經過一連串及熱力學過程,以達到該給定狀態來決定其值。這一連串的操作及過程,理論上可使用該系統的某些外延狀態變數來描述,亦即該系統的熵 S、容量 V 及莫耳數 。內能 是這些變數的函數。有時,該函數還能再附加上其他的外延狀態變數,如電偶極矩。就熱力學及工程學上的實際用途來看,一般很少需要考慮一個系統的所有內含能量,如質量所含有的等價能量。一般而言,只有與研究的系統及程序有關的部分才會被包含進來。熱力學一般只在意內能的「變化量」。 內能是一系統內的狀態函數,因為其值僅取決於該系統的目前狀態,而與達到此一狀態所採之途徑或過程無關。內能是個外延物理量。內能是個基本熱動力位能。使用勒壤得轉換,可從內能開始,在數學上建構出其他的熱動力位能。這些函數的狀態變數,部分外延變數會被其共軛內含變數所取代。因為僅是將外延變數由內含變數所取代並無法得出其他熱動力位能,所以勒壤得轉換是必要的。熱力學系統的另一個基本狀態函數為該系統的熵 ,是個除熵 S 這個狀態變數被內能 U 所取代外,具有相同狀態變數之狀態函數。 雖然內能是個宏觀物理量,內能也可在微觀層面上由兩個假設的量來解釋。一個是系統內粒子的微觀運動(平移、旋轉、振動)所產生的微觀動能。另一個是與粒子間的化學鍵及組成物質的靜止質量能量等微觀力有關之位能。在微觀的量與系統因作功、加熱或物質轉移而產生之能量增損的量之間,並不存在一個簡單的普遍關係。 能量的國際單位為焦耳(J)。有時使用單位質量(公斤)的內能(稱之為「比內能」)會比較方便。比內能的國際單位為 J/kg。若比內能以物質數量(莫耳)的單位來表示,則稱之為「莫耳內能」,且該單位為 J/mol。 從統計力學的觀點來看,內能等於系統總能量的。.

63 关系: 动能势能压强压缩性千克吉布斯能外延孤立系統容積封閉系統平均数平移应变弹性引力場形變化學鍵化學能單原子氣體內含及外延性質全微分共軛變數 (熱力學)勒壤得轉換国际单位状态方程理想氣體理想氣體定律稀有气体统计力学绝对零度绝热指数热功当量热力学热力学第一定律电磁场無窮小量焦耳熱力學方程熱容量熱動力位能熱量莫耳萊昂哈德·歐拉詹姆斯·焦耳質能等價齐次函数能级能量...量子力学量热法自然科学会报零點能量電場比熱容氣體常數温度潛熱振动旋转摩尔 (单位)應力 扩展索引 (13 更多) »

动能

动能是物质运动时所得到的能量。它通常被定义成使某物体从静止状态至运动状态所做的功。由于运动是相对的,动能也是相对于某参照系而言。同一物体在不同的参照系会有不同的速率,也就是有不同的动能。动能的国际单位是焦耳(J),以基本单位表示是千克米平方每秒平方(kg·m2·s-2)。一个物体的动能只有在速率改变时才会改变。.

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势能

势能(Potential Energy),亦稱--,是储存于一物理系统内的一种能量,是一个用来描述物体在保守力场中做功能力大小的物理量。保守力作功与路径无关,故可定义一个仅与位置有关的函数,使得保守力沿任意路径所做的功,可表达为这两点函数值的差,这个函数便是势能。 从物理意义上来说,势能表示了物体在特定位置上所储存的能量,描述了作功能力的大小。在适当的情况下,势能可以转化为诸如动能、内能等其他能量。.

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压强

生在兩個物體接觸表面、垂直於該表面的作用力,亦可稱為壓力。通常來說,在液壓、氣動或大氣層等領域中提到的「壓力」指的實際上是壓强,即在数值上等於接觸表面上每單位面積所受壓力。 壓強是分布在特定作用面上之力與該面積的比值。換句話說,是作用在與物體表面垂直方向上的每單位面積的力的大小。計式壓強是相較於該地之大氣壓的壓強。雖然壓強可用任意之力單位與面積單位進行測量,但是壓強的國際標準單位(每單位平方公尺的牛頓)也被稱作帕斯卡。 一般以英文字母「p」表示。压力與力和--積的關係如下: 其中.

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压缩性

在热力学和流体力学范畴中,压缩性(Compressibility)或压缩率是一个对压强改变造成的相对体积改变的度量。 以上V代表体积而P代表压强。.

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千克

--( → ,,單位符号kg),又称--,国际单位制中質量的基本單位。在国际单位制的七个基本单位中,千克是唯一一個带有词头的基本單位。 目前,千克是国际单位制基本单位中唯一仍使用实物进行定义的单位,即被定义为国际千克原器的质量。2011年国际度量衡大会(CGPM)会议原则性同意以普朗克常数重新定义千克,并计划于2018年会议上做出最终决定。.

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吉布斯能

約西亞·吉布斯 在热力学裏,吉布斯能(Gibbs能),又称吉布斯自由能、吉布斯函数、自由焓,常用英文字母「G」標記。吉布斯能是國際化學聯會建議採用的名稱。吉布斯能是描述系統的熱力性質的一種熱力勢,定義為 其中,U是系统的内能,T是絕對温度,S是熵,p是压强,V是体积,H是焓。 假設在等温等压狀況下,一個熱力系統從良好定義初態變換到良好定義終態,則其吉布斯能減少量必定大於或等於其所做的非體積功;假若這變換是可逆過程,則其吉布斯能減少量等於其所做的非體積功。所以,這熱力系統所能做的最大非體積功是其吉布斯減少量。 在等溫等壓狀況下,一個熱力過程具有的必需條件為,吉布斯能隨著過程的演化而減小。這意味著,平衡系統的吉布斯能是最小值;在平衡點,吉布斯能對於其它自變量的導數為零。 吉布斯能可以用來評估一個反應是否具有自發性,它可以用來估算一個熱力系統可以做出多少非體積功。當應用熱力學於化學領域時,吉布斯能是最常用到與最有用的物理量之一。吉布斯能是為紀念美國物理學者約西亞·吉布斯而命名。J.W. Gibbs, "A Method of Geometrical Representation of the Thermodynamic Properties of Substances by Means of Surfaces," Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences 2, Dec.

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外延

一个想法或(语言)表达的外延由它所适用于的事物构成;它是相对于内涵的。这个一般概念来自语义学,也适用于一些其他领域。.

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孤立系統

在熱力學之中,孤立系統(或孤懸系統)是指一個完全不與外界交換能量或質量的系統。任何能量或質量都不能進入或者離開一個孤立系統,只能在系統內移動。 除了把整個宇宙視為一體之外,孤立系統並不存在於現實之中。但是,在一定次數內,有些真實系統的行為近乎於孤立系統。因而,孤立系統的概念可以作為真實情況的一個近似模型。在建立以數學模型描述一些自然現象時,孤立系統是個可被接受的模型。 可被近似於孤立系統的模型包括:.

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容積

容積或容量(capacity)是物件能容納多少空間的量。容積常使用非國際標準制的單位(如公升)。二維空間物件(如曲面)在三維空間中可能具有容積。 容積是體積的一個特殊類別。在實際應用中,主要是指各種容器(量杯、量筒、儲藏罐等)的容納量,尤其是對於液體。歐美雖然也有對應詞彙(capacity),但對於量筒量杯等物體,往往一概以“體積”(volume)稱呼之。.

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封閉系統

在熱力學之中,封閉系統是指一個只與外界交換能量(作功或熱量)而不交換質量的系統。 假如一個只擁有一種粒子(原子或分子)的系統進行化學反應時,過程中所有種類的粒子都可以被生成或破壞。但是,封閉系統內的元素原子數目將會守恒。數學上可以寫成:.

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平均数

平均数(Mean,或稱平均值)是统计中的一个重要概念。为集中趋势的最常用测度值,目的是确定一组数据的均衡点。 算术平均数(或简称平均數)是一组样本 x_1, x_2, \ldots, x_n 的和除以样本的数量。其通常记作 \bar: 例如, 4, 36, 45, 50, 75 这组数的算术平均数是: 在统计中算术平均数常用于表示统计对象的一般水平,它是描述数据集中程度的一个统计量。我们既可以用它来反映一组数据的一般情况,也可以用它进行不同组数据的比较,以看出组与组之间的差别。用平均数表示一组数据的情况,有直观、简明的特点,所以在日常生活中经常用到,如平均的速度、平均的身高、平均的产量、平均的成绩......

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平移

在仿射幾何,平移(translation)是將物件的每點向同一方向移動相同距離。 它是等距同構,是仿射空間中仿射變換的一種。它可以視為將同一個向量加到每點上,或將坐標系統的中心移動所得的結果。即是說,若\mathbf是一個已知的向量,\mathbf是空間中一點,平移T_(\mathbf).

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应变

应变可以指:.

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弹性

弹性 在不同的领域有着有联系但是截然不同的意义。.

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引力場

引力場(簡體中文中重--力場一詞特指地球表面的引力場。)是描述一物体在空間中受到万有引力(重力)作用的場,在经典物理学中是一个物理量。.

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形變

在機械工程學裏,形變定義為由於外力作用而造成的形狀改變,這外力可能是拉力、推力、剪力、彎力或扭力等。形變時常是用應變來描述。 如右圖可見,壓縮負載造成了圓筒的形變,原本的形狀(虛線)已經改變(形變),圓筒的側面凸出。圓筒雖然沒有裂開或敗壞,但其強度並不足以在負載下保持形狀不變,因此側面凸漲出來。 形變可能是暫時性的,就像放鬆的彈簧會回到原來的長度;形變也可能是永久性的,當物體不可逆地彎曲時便為永久形變。若过了一定的限度则不能恢复原状,这样的形变叫做塑性形变,此限度称作弹性限度。.

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化學鍵

#重定向 化学键.

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化學能

化學能是內能的一種,指一些需要經由化學反應釋放出來的能量。例如煤的能量是由燃燒(與氧反應)釋放出來的,貯存於煤裏面的能量即稱為化學能。電池裡的化學物質,是藉著化學變化而產生電能。 生物裡呼吸作用、光合作用產生之能量,也是化學能。 由於化學能是化學反應時產生的,因此是一種隱蔽的能量,不能直接用來做功,只有在发生化学变化时,才释放出来,变成热能或者其他形式的能量。.

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單原子氣體

單原子氣體是物理及化學上的名詞,是指只由一個原子組成的氣體,所有的化學元素在相當高溫下都是單原子氣體。 單原子氣體的運動只需考慮移動(電子激發在室溫不需考慮),因此在絶熱過桯下,單原子氣體的理想熱容比(Cp/Cv)為5/3,和雙原子氣體需考慮旋轉(但室溫不需考慮振動)的情形不同。對於理想的單原子氣體: 其中R為氣體常數。.

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內含及外延性質

在物理學中,內含性質(intensive property)是指系統中不隨系統大小或系統中物質多少而改變的物理性质 Engineering Thermodynamics p.19, M. David Burghardt, James A. Harbach, Harper Collins 1992, 0-06-041049-3,內含性質是的物理量。 相反的,外延性質(extensive property)是指系統中會和系統大小或系統中物質多少成比例改變的物理性质,二個個別獨立,不相關的系統,其外延性質有加成性,個別系統外延性質的和就是總系統的外延性質 Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (3rd edn. 2007), page 6 (page 20 of PDF file)。 例如,密度和物質的多少無關,因此是物質的內含性質。物質的量常用質量及體積來表示,這二個都是外延性質。.

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全微分

全微分(total derivative)是微积分学的一个概念,指多元函数的全增量\Delta z的线性主部,记为\operatorname dz。例如,对于二元函数z.

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共軛變數 (熱力學)

Category:热力学 在熱力學中,系統的內能可以由幾組共軛變數的乘積來表示,例如溫度/熵或壓力/體積等。溫度和熵二者互為共軛變數,壓力和體積二者也互為共軛變數。除內能外,其他的熱力學勢也可以用共軛變數的乘積來表示。 在力學系統中,能量的微量變化可以表示為力和微量位移的乘積。在熱力學中也有類似的情形,熱力學中能量的變化可表示為幾個(不平衡的)廣義力和其產生的廣義位移的乘積,廣義力和廣義位移稱為共軛變數,兩者的乘積就是能量。熱力學中的廣義力恆為內含性質,而廣義位移恆為外延性質。廣義力是在其他外延性質不變的條件下,內能對廣義位移的微分。 熱力學勢及共軛變數之間的關係可以用來表示。 以下列出熱力學中的共軛變數及其對應的國際單位制單位: 若一個系統有幾種不同的粒子所組成,其內能的變化可以用下式來描述:.

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勒壤得轉換

勒壤得轉換(Legendre transformation)是一個在數學和物理中常見的技巧,得名於阿德里安-馬裡·勒壤得(Arien-Marie Legendre)。该操作是一个实变量的实值凸函数的对合变换。 它经常用于经典力学中,从拉格朗日形式导出哈密顿形式;以及在热力学中,推导出热力学势,并求解多个变量的微分方程。.

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国际单位

国际单位(International unit,簡寫為IU;unité internationale,簡寫為IU)是用生物活性来表示某些抗生素、激素、维生素及抗生素量的药学单位。.

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状态方程

在物理学和热力学中,状态方程(Equation of state),也称物态方程,表达了热力学系统中若干个态函数参量之间的关系。特別是在热力学中,状态方程是一个热力学方程,描述了给定物理条件环境下物质的状态,例如其温度、压强、体积和内能。状态方程在描述流体、混合流体、固体甚至是研究恒星内部都十分有用。.

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理想氣體

想氣體為假想的气体。其假設為:.

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理想氣體定律

#重定向 理想气体状态方程.

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稀有气体

--、鈍氣、高貴氣體,是指元素周期表上的18族元素(IUPAC新规定,即原来的0族)。它们性质相似,在常温常压下都是无色无味的单原子气体,很难进行化学反应。天然存在的稀有气体有六种,即氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和具放射性的氡(Rn)。而人工合成的Og原子核非常不稳定,半衰期很短。根据元素周期律,估计Og比氡更活泼。不過,理论计算显示,它可能会非常活泼,并不一定能称为稀有气体;根據預測,同為第七週期的碳族元素鈇反而能表現出稀有氣體的性質。 稀有气体的特性可以用现代的原子结构理论来解释:它们的最外电子层的电子已「满」(即已达成八隅体状态),所以它们非常稳定,极少进行化学反应,至今只成功制备出几百种稀有气体化合物。每种稀有气体的熔点和沸点十分接近,温度差距小于10 °C(18 °F),因此它们仅在很小的温度范围内以液态存在。 经气体液化和分馏方法可从空气中获得氖、氩、氪和氙,而氦气通常提取自天然气,氡气则通常由镭化合物经放射性衰变后分离出来。稀有气体在工业方面主要应用在照明设备、焊接和太空探测。氦也会应用在深海潜水。如潜水深度大于55米,潜水员所用的压缩空气瓶内的氮要被氦代替,以避免氧中毒及氮麻醉的徵状。另一方面,由于氢气非常不稳定,容易燃烧和爆炸,现今的飞艇及气球都采用氦气替代氢气。.

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统计力学

统计力学(Statistical mechanics)是一個以波茲曼等人提出以最大熵度理論為基礎,藉由配分函數 將有大量組成成分(通常為分子)系統中微觀物理狀態(例如:動能、位能)與宏觀物理量統計規律 (例如:壓力、體積、溫度、熱力學函數、狀態方程式等)連結起來的科学。如氣體分子系統中的壓力、體積、溫度。易辛模型中磁性物質系統的總磁矩、相變溫度、和相變指數。 通常可分為平衡態統計力學,與非平衡態統計力學。其中以平衡態統計力學的成果較為完整,而非平衡態統計力學至今也在發展中。統計物理其中有許多理論影響著其他的學門,如資訊理論中的資訊熵。化學中的化學反應、耗散結構。和發展中的經濟物理學這些學門當中都可看出統計力學研究線性與非線性等複雜系統中的成果。.

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绝对零度

絕對零度(absolute zero)是熱力學的最低溫度,是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。绝对零度是僅存於理論的下限值,其熱力學溫標寫成K,等於攝氏溫標零下273.15度(即−273.15℃)。 物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分佈,粒子動能越高,物質溫度就越高。理論上,若粒子動能低到量子力學的最低點時,物質即達到絕對零度,不能再低。然而,根據熱力學第二定律,絕對零度永遠無法達到,只可無限逼近。因為任何空間必然存有能量和熱量,也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的,除非該空間自始即無任何能量熱量。在此一空間,所有物質完全沒有粒子振動,其總體積並且為零。 有關物質接近絕對零度時的行為,可初步觀察。定義如下: 其中h為普朗克常數、m為粒子的質量、k為波茲曼常數、T為絕對溫度。可見熱德布洛伊波長與絕對溫度的平方根成反比,因此當溫度很低的時候,粒子物質波的波長很長,粒子與粒子之間的物質波有很大的重疊,因此量子力學的效應就會變得很明顯。著名的現象之一就是在1995年首次被實驗證實的玻色-愛因斯坦凝聚,當時溫度降至只有1.7×10-7 K。.

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绝热指数

絕熱指數(adiabatic index)是指等壓熱容(C_P)和等容(等體積)熱容(C_V)的比值,也稱為熱容比(heat capacity ratio)、比熱比(specific heat ratio)或絕熱膨脹係數(isentropic expansion factor),常用符號\gamma或\kappa表示。後者常在化學工程領域中使用,在機械工程領域中,會使用字母k表示絕熱指數: 其中,C是氣體的熱容,c是氣體比熱容,而下標P及v分別表示在等壓條件及等體積條件下的結果。 絕熱指數也可表示為以下的形式 其中,C_是氣體的等壓莫耳熱容,也就是一莫耳氣體的等壓熱容,C_是氣體的等容莫耳熱容。 絕熱指數也是理想氣體在等熵過程(準靜態、可逆的絕熱過程)下的多方指數,即以下體積和壓強關係式中體積的次方: 其中 p 是壓強而 V 是體積。.

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热功当量

热功当量是指热力学单位卡与作为功的单位焦耳之间存在的一种当量关系,由于用传递热量或作功的方法都能改变物质系统的能量,所以他们的单位之间存在着一定换算关系。 英国物理学家焦耳首先用实验确定了这关系,后规定: 在热工学中常用功的热当量等于1/426.9千卡以表示功与热之间的换算常数;如果工程上以千瓦或马力作为功率的计算单位,则功与热之间的换算当量为每千瓦小时.

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热力学

热力学,全稱熱動力學(thermodynamique,Thermodynamik,thermodynamics,源於古希腊语θερμός及δύναμις)是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科;它着重研究物质的平衡状态以及与準平衡态的物理、化学过程。热力学定義許多巨觀的物理量(像溫度、內能、熵、壓強等),描述各物理量之間的關係。热力学描述數量非常多的微觀粒子的平均行為,其定律可以用統計力學推導而得。 熱力學可以總結為四條定律。 熱力學第零定律定義了温度這一物理量,指出了相互接觸的两个系統,熱流的方向。 熱力學第一定律指出内能這一物理量的存在,並且與系統整體運動的動能和系統与與環境相互作用的位能是不同的,區分出熱與功的轉換。 熱力學第二定律涉及的物理量是温度和熵。熵是研究不可逆过程引入的物理量,表征系統通過熱力學過程向外界最多可以做多少熱力學功。 熱力學第三定律認為,不可能透過有限過程使系統冷却到絕對零度。 熱力學可以應用在許多科學及工程的領域中,例如:引擎、相變化、化學反應、輸運現象甚至是黑洞。熱力學計算的結果不但對物理的其他領域很重要,對航空工程、航海工程、車輛工程、機械工程、細胞生物學、生物醫學工程、化學、化學工程及材料科學等科學技術領域也很重要,甚至也可以應用在經濟學中。 热力学是从18世纪末期发展起来的理论,主要是研究功與热量之間的能量轉換;在此功定義為力與位移的內積;而熱則定義為在熱力系統邊界中,由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質,而是在熱力過程中所產生的。 熱力學的研究一開始是為了提昇蒸汽引擎的效率,早期尼古拉·卡諾有許多的貢獻,他認為若引擎效率提昇,法國有可能贏得拿破崙戰爭。出生於愛爾蘭的英國科學家開爾文在1854年首次提出了熱力學明確的定義: 一開始熱力學研究關注在熱機中工質(如蒸氣)的熱力學性質,後來延伸到化学过程中的能量轉移,例如在1840年科學家杰迈因·亨利·盖斯提出,有關化學反應的能量轉移的研究。化學熱力學中研究熵對化學反應的影響Gibbs, Willard, J. (1876).

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热力学第一定律

熱力學第一定律(First Law of Thermodynamics)是熱力學的四條基本定律之一,能量守恒定律對非孤立系統的擴展。此時能量可以以功W或熱量Q的形式傳入或傳出系統。即: 式中\Delta E_为系统内能的变化量,若外界对该系统做功,则W为正值,反之为负值。 写成微分形式为:.

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电磁场

電磁場(electromagnetic field)是由帶電粒子的運動而產生的一種物理場。處於電磁場的帶電粒子會受到電磁場的作用力。電磁場與帶電粒子(電荷或電流)之間的交互作用可以用馬克士威方程組和勞侖茲力定律來描述。 電磁場可以被視為電場和磁場的連結。追根究底,電場是由電荷產生的,磁場是由移動的電荷(電流)產生的。對於耦合的電場和磁場,根據法拉第電磁感應定律,電場會隨著含時磁場而改變;又根據馬克士威-安培方程式,磁場會隨著含時電場而改變。這樣,形成了傳播於空間的電磁波,又稱光波。無線電波或紅外線是較低頻率的電磁波;紫外光或X-射線是較高頻率的電磁波。 電磁場涉及的基本交互作用是電磁交互作用。這是大自然的四個基本作用之一。其它三個是重力相互作用,弱交互作用和強交互作用。電磁場倚靠電磁波傳播於空間。 從經典角度,電磁場可以被視為一種連續平滑的場,以類波動的方式傳播。從量子力學角度,電磁場是量子化的,是由許多個單獨粒子構成的。.

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無窮小量

無窮小量是數學分析中的一個概念,用以嚴格地定義諸如「最終會消失的量」、「絕對值比任何正數都要小的量」等非正式描述。在經典的微積分或數學分析中,無窮小量通常它以函數、序列等形式出現,例如,一個序列a.

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焦耳

耳(簡稱焦)是國際單位制中能量、功或热量的導出單位,符号為J。在古典力學裏,1焦耳等於施加1牛頓作用力經過1公尺距離所需的能量(或做的機械功)。在電磁學裏,1焦耳等於將1安培電流通過1歐姆電阻1秒時間所需的能量。焦耳是因紀念物理學家詹姆斯·焦耳而命名。 以其它單位表示, 1焦耳也可以定義.

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焓(enthalpy,读音ㄏㄢˊ|hán)是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H表示(H来自于英语Heat Capacity(热容)一词),单位為焦耳(J)。此外在化学和技术文献中,摩尔焓Hm(单位:千焦/摩尔,kJ/mol)和质量焓(或比焓)h(单位:千焦/千克,kJ/kg)也非常重要,它们分别描述了焓在单位物质的量和单位质量上的定义。 焓是内能和体积的勒让德变换。它是SpN总合的热势能。.

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熱力學方程

熱力學方程(thermodynamic equation)是以數學架構描述於實驗室或生產製程中測得的熱力學物理量。熱力學是基於一些基礎假設,即熱力學定律。 Category:熱力學.

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熱容量

热容量(heat capacity)是用以衡量物质所包含的热量的物理量,用符号C 表示,单位是J·K-1或J·℃-1。 热容量的定义是一定量的物质在一定条件下温度升高1度所需要的热,其公式为: C.

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熱動力位能

熱動力位能(Thermodynamic potential)是一個來表示系統之熱動力態的純量函數。熱動力位能的概念是皮埃爾·迪昂於1886年提出。約西亞·吉布斯在他的論文中使用了基礎函數一詞。熱動力位能其中一種主要的物理解釋是內能U。它是守恒力系統之位形的能量(這就是為什麼它是一個位能),只有在一套被定義出來的參考系中才具有意義。所有的熱動力位能表示式可從U的表示式經勒壤得轉換導出。在熱動力學中,某些力,如重力通常在位能的表示式中被忽略。例如:在所有的蒸汽引擎中,工作流體在山上的重力位能比在平地上的重力位能更高,重力位能項在內能的方程式中通常會被省略,因為引擎的運作過程中,重力位能的改變量是可以忽略的。.

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熱量

热量是指由于温度差别而转移的能量;也是指1公克的水在1大氣壓下溫度上升1摄氏度所產生的能量; 在温度不同的物体之间,热量总是由高温物体向低温物体传递;即使在等温过程中,物体之间的温度也不断出现微小差别,通过热量传递不断达到新的平衡。 由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量;而该转化过程称为熱交換或热传递;熱量的公制為焦耳。 熱量與熱能之間的關係就好比是做功與機械能之間的關係一樣。若兩區域之間尚未達至熱平衡,那麼熱便在它們中間溫度高的地方向溫度低的另一方傳遞。任何物質都有一定數量的內能,這和組成物質的原子、分子的無序運動有關。當兩不同溫度的物質處於熱接觸時,它們便交換內能,直至雙方溫度一致,也就是達致熱平衡。這裏,所傳遞的能量數便等同於所交換的熱量數。許多人把熱量跟內能弄混,其實熱量指的是內能的變化、系統的做功。熱量描述能量的流動,而內能描述能量本身。充分了解熱量與內能的分別是明白熱力學第一定律的關鍵。 營養學中也有熱量的單位——卡路里(cal)及千卡(大卡,kcal)。一千卡路里等於一大卡。 Category:热学 Category:能量 Category:營養學.

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化學及热力学中所谓熵(entropy),是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數,也就是當總體的熵增加,其做功能力也下降,熵的量度正是能量退化的指標。熵亦被用於計算一個系統中的失序現象,也就是計算該系統混亂的程度。熵是一个描述系统状态的函数,但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较,它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用,在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义,是各领域十分重要的参量。.

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莫耳

#重定向 摩尔.

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萊昂哈德·歐拉

莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler,台灣舊譯尤拉,)是一位瑞士数学家和物理学家,近代数学先驱之一,他一生大部分时间在俄国和普鲁士度过。 欧拉在数学的多个领域,包括微积分和图论都做出过重大发现。他引进的许多数学术语和书写格式,例如函数的记法"f(x)",一直沿用至今。此外,他还在力学、光学和天文学等学科有突出的贡献。 欧拉是18世纪杰出的数学家,同时也是有史以来最伟大的数学家之一。他也是一位多产作者,其学术著作約有60-80冊。法国数学家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯曾这样评价欧拉对于数学的贡献:“读欧拉的著作吧,在任何意义上,他都是我们的大师”。.

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詹姆斯·焦耳

#重定向 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳.

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質能等價

E.

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齐次函数

在數學中,齐次函数是一個有倍數性質的函數:如果变數乘以一個係數,則新函數會是原函數再乘上係數的某次方倍。.

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能级

能级(Energy level)理论是一种解释原子核外电子运动轨道的一种理论。它认为电子只能在特定的、分立的轨道上运动,各个轨道上的电子具有分立的能量,这些能量值即为能级。电子可以在不同的轨道间发生跃迁,电子吸收能量可以从低能级跃迁到高能级或者从高能级跃迁到低能级从而辐射出光子。氢原子的能级可以由它的光谱显示出来。.

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能量

在物理學中,能量(古希臘語中 ἐνέργεια energeia 意指「活動、操作」)是一個間接觀察到的物理量。它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力。由於功被定義為力作用一段距離,因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋某作用力的能力。 一個物體所含的總能量奠基於其質量,能量如同質量一般,不會無中生有或無故消失。能量就像質量一樣,是一個純量。在國際單位制(SI)中,能量的單位是焦耳,但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦·時和千卡,這些也是功的單位。 A系統可以藉由簡單的物質轉移將能量傳輸到B系統(因為物質的質量等效於能量)。然而,如果能量不是藉由物質轉移而傳輸能量,而是由其他方法轉移能量,將會使B系統產生變化,因為A系統對B系統作了功。這功表現的效果如同於一個力沿一定的距離作用在接收能量的系統裡。舉例來說,A系統可以藉由轉移(輻射)電磁能量到B系統,而這會在吸收輻射能量的粒子上產生力。同樣的,一個系統可能藉由碰撞轉移能量,而這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內受力並獲得運動的能量,稱為動能。熱可以藉由輻射能轉移,或者直接藉由系統間粒子的碰撞而以微觀粒子之動能的形式傳遞。 能量可以不表現為物質、動能或是電磁能的方式儲存在一個系統中。當粒子在與其有交互作用的力場中受外力移動一段距離,此粒子移動到這個場的新位置所需的能量便如此的被儲存了。當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上,否則其所處在的場會藉由釋放儲存能量的方式,讓粒子回到原來的狀態。這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能。 任何形式的能量可以轉換成另一種形式。舉例來說,當物體在力場中,因力場作用而移動時,位能可以轉化成動能。當能量是屬於非熱能的形式時,它轉化成其他種類能量的效率可以很高甚至達百分之百,如沿光滑斜面下滑的物體,或者新物質粒子的產生。然而如果以熱能的形式存在,則在轉換成另一種型態時,就如同熱力學第二定律所描述的,總會有轉換效率的限制。 在所有能量轉換的過程中,總能量保持不變,原因在於總系統的能量是在各系統間做轉移,當某個系統損失能量,必定會有另一個系統得到這損失的能量,導致失去和獲得達成平衡,所以總能量不改變。這個能量守恆定律,是十九世紀初時提出,並應用於任何一個孤立系統。(其後雖有質能轉換方程式的發現,但根據該方程式,亦可以把質量視為能量的另一存在形式,所以此定律可說依舊成立)根據諾特定理,能量守恆是由於物理定律不會隨時間改變而得到的自然結果。 雖然一個系統的總能量,不會隨著時間改變,但其能量的值,可能會因為參考系而有所不同。例如一個坐在飛機裡的乘客,相對於飛機其動能為零;但是相對於地球來說,動能卻不為零。.

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量子力学

量子力学(quantum mechanics)是物理學的分支,主要描写微观的事物,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学,如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科,都是以其为基础。 19世紀末,人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统,於是經由物理學家的努力,在20世紀初創立量子力学,解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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量热法

量热法或量热学(Calorimetry)是测定因诸如化学反应、物理变化或相變之类的原因,一个物体在传热时状态变量发生的变化的一种方法或者一门科学。量热的过程会使用到热量计。苏格兰医生兼科学家約瑟夫·布拉克是第一个将熱量和温度区分开来的人,人们认为他是量热学的创始人。.

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自然科学会报

自然科學會報第一期,包括1665及1666年兩年份的內容 《自然科学会报》(The Philosophical Transactions of the Royal Society,缩写为 Phil.

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零點能量

零點能量(可簡稱零點能)物理學中是量子力學所描述的物理系統會有的最低能量,此時系統所處的態稱為基態;所有量子力學系統都有零點能量。這個辭彙起源於量子諧振子處在基態時,量子數為零的考量。 在量子場論中,這個辭彙和真空能量是等義詞,指的空無一物的空間仍有此一定能量存在,對一些系統可以造成擾動,並且導致一些量子電動力學會出現的現象,例如蘭姆位移與卡西米爾效應;它的效應可在納米尺度的元件直接觀測的到。 在宇宙論中,真空能量被視為宇宙常數的來源,和造就宇宙加速膨脹的暗能量相關。 因為零點能量是一系統可能持有的最低能量,因此此項能量是無法自系統移除。儘管如此,零點能量的概念以及自真空汲取「免費能量」的可能性引起業餘發明者的注目——許多「永動機」或稱「免費能量裝置」等的提案都運用這項概念來解釋,但由於從較低或相同的能量狀態之中汲取能量違反了熱力學第二定律並造成熵的降低,運用零點能量被科學界認為是不可能的。這項熱潮以及相伴的趣味理論詮釋促成了大眾文化中「零點能量」概念的成長,常出現在科幻書刊、遊戲、電影等處。.

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電場

電場是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在;同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。如果电荷相对于观察者运动,则除静电场外,还有磁场出现。除了电荷以外,隨著時間流易而变化的磁场也可以生成电场,這種電場叫做涡旋电场或感应电场。迈克尔·法拉第最先提出電場的概念。.

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比熱容

比熱容(Specific Heat Capacity,符號c),簡稱比熱,亦稱比熱容量,是熱力學中常用的一个物理量,表示物体吸热或散热能力。比热容越大,物体的吸热或散热能力越弱。它指單位質量的某種物質升高或下降單位温度所吸收或放出的熱量。其國際單位制中的單位是焦耳每千克開爾文,即令1公斤的物質的溫度上升1开尔文所需的能量。根據此定理,最基本便可得出以下公式: m是质量,单位千克(kg)。 ΔT是温度变化,单位开尔文(K)。 當比熱容越大,該物質便需要更多熱能加熱。以水和油為例,水和油的比熱容分別约为4200 J/(kg·K)和2000 J/(kg·K),即把水加熱的熱能是油的約2.1倍。若以相同的熱能分別把水和油加熱的話,油的温升將比水的温升大。 比熱容的符號是c,必須為小写,而大写C則為熱容的符號。以水為例,一千克(kg)重的水需要4200焦耳(J)來加熱一开尔文(K)。根據比熱容,便可得出: 比热容在国际单位制中的单位为焦耳每千克开尔文。也可读作焦每千克开、焦耳每千克凯尔文、焦耳每公斤克耳文等。写作J/(kg · K)。焦耳每千克摄氏度与焦耳每千克开尔文在数值上等同。.

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氣體常數

氣體常數(又稱理想氣體常數、普适氣體常數,符號為R)是一個在物態方程式中連繫各個熱力學函數的物理常數。.

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温度

温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。溫度理論上的高極點是「普朗克溫度」,而理論上的低極點則是「絕對零度」。「普朗克溫度」和「絕對零度」都是無法通过有限步骤達到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标(°C)、华氏温标(°F) 、热力学温标(K)和国际实用温标。 温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。值得注意的是,少數幾個分子甚至是一個分子構成的系統,由於缺乏統計的數量要求,是沒有溫度的意義的。 溫度出現在各種自然科學的領域中,包括物理、地質學、化學、大氣科學及生物學等。像在物理中,二物體的熱平衡是由其溫度而決定,溫度也會造成固體的熱漲冷縮,溫度也是熱力學的重要參數之一。在地質學中,岩漿冷卻後形成的火成岩是岩石的三種來源之一,在化學中,溫度會影響反應速率及化學平衡。大气层中气体的温度是气温(Atmospheric temperature),是氣象學常用名词。它直接受日射所影響:日射越多,氣温越高。 溫度也會影響生物體內許多的反應,恒温动物會調節自身體溫,若體溫升高即為發熱,是一種醫學症狀。生物體也會感覺溫度的冷熱,但感受到的溫度受風寒效應影響,因此也會和周圍風速有關。.

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潛熱

潜热,在熱化學中,是物质在物态变化(相变)过程中,在温度没有变化的情况下,吸收或释放的能量。英文 latent (heat) 這個術語最初是由約瑟夫·布雷克發明,約於1750年從拉丁文的「latere」衍生而來,意即「隱藏」。潛熱這個字一般已較少使用,取而代之的是現代觀念的相變焓。 潛熱可分為熔化熱及汽化熱,視乎當時熱能的物態流動方向: 當相變是由固態轉為液態再轉為氣態,能量改變是吸熱性(endothermic)的;當相變是另一個方向的時候,能量改變是放熱性(exothermic)的。由於在將水轉水蒸氣需要能量,水蒸氣就是釋放能量的物體。若水蒸氣經由凝結或沉積轉為液態或固態,儲存了的能量會以能感受的熱能釋放。因此,當物體由固態轉爲液態,該物體將吸收潛熱。相反,由液態轉爲固態,物體將釋放潛熱。.

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振动

振动(vibration),指一个物体相对于静止参照物或处于平衡状态的物体的往复运动。一般来说振动的基础是一个系统在两个能量形式间的能量转换,振动可以是周期性的(如单摆)或随机性的(如轮胎在碎石路上的运动)。.

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旋转

旋转在几何和线性代数中是描述刚体围绕一个固定点的运动的在平面或空间中的变换。旋转不同于没有固定点的平移,和翻转变换的形体的反射。旋转和上面提及的变换是等距的,它们保留在任何两点之间的距离在变换之后不变。.

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摩尔 (单位)

莫耳(拉丁文「一團」),是物质的量的国际单位,符号为mol(mole)。1莫耳是指化学物质所含基本微粒个数等于12克的碳-12(_6^\!\mbox)所含原子个数,即阿伏伽德罗常数。使用莫耳时,应指明基本微粒,可以是分子、原子、离子、电子或其他基本微粒,也可以是基本微粒的特定组合体。1莫耳物质中所含基本微粒的个数等于阿伏伽德罗常数,符号为NA,数值约是6.02214129×1023,常取6.02×1023。摩尔是國際單位制的七個基本單位之一,在量綱分析中會用符號n表示。 摩尔可以用于表达原子、电子和离子等微观粒子的数量。在化学反应的定量计算中,常使用摩尔。例如氢气与氧气反应生成水,可以用化学方程式表达为:2+→2。其意义为2摩尔氢气与1摩尔氧气反应生成2摩尔水。溶液的浓度也常用物质的量浓度,即摩尔浓度表示,例如1mol/L的氯化钠溶液,表示每升该溶液中含有1摩尔氯化钠。 摩尔质量定义为一摩尔某物质的质量,以克计量时在数值上等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。例如水分子的相对分子质量约为18.015,一摩尔水的质量为18.015克。 “克-分子”(gram-molecule)曾被用来表达本质上相同的概念,1克-分子的純物質表示其質量等於該物質數量為阿伏加德罗常数時的質量。而“克-原子”(gram-atom)则用来表示一个相关但不同的概念,1克-原子的元素表示其質量等於該原子的數量為阿伏加德罗常数時的質量。例如1摩尔是1“克-分子”,是由1“克-原子”及2“克-原子”組成。。 一些科学家以1摩尔物质所含微粒数——亞佛加厥数确定了一个纪念日——摩尔日。摩尔日纪念活动在每年的10月23日举行,也有一些纪念活动在6月2日举行。.

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應力

在連續介質力學裏,應力定義為單位面積所承受的作用力。以公式標記為 其中,\sigma \,表示應力;\Delta F_j\,表示在j\,方向的施力;\Delta A_i \,表示在i\,方向的受力面積。 假設受力表面與施力方向正交,則稱此應力分量為正向應力(normal stress),如圖1所示的\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,,都是正向應力;假設受力表面與施力方向互相平行,則稱此應力分量為剪應力(shear stress),如圖1所示的\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,,都是剪應力。 「內應力」指組成單一構造的不同材質之間,因材質差異而導致變形方式的不同,繼而產生的各種應力。 採用國際單位制,应力的单位是帕斯卡(Pa),等於1牛頓/平方公尺。應力的單位與壓強的單位相同。兩種物理量都是單位面積的作用力的度量。通常,在工程學裏,使用的單位是megapascals(MPa)或gigapascals(GPa)。採用英制單位,應力的單位是磅力/平方英寸(psi)或千磅力/平方英寸(ksi)。.

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