热力学发展史一、简介：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且有定量的研究，则是由17世纪末开始的，也就是在温度计制造的技术成熟以后，才真正开启了对热力学的研究。热力学发展史，基本上就是热力学与统计力学的发展史，约可分成四个阶段：第一个阶段：17世纪末到19世纪中叶此时期累积了大量的实验与观察的结果，并制造出蒸气机，对于" 热（Heat）" 的本质展开研究与争论，为热力学的理论建立作好了暖身。在19世纪前半叶，首先出现了卡诺理论，热机理论（第二定律的前身）和功热互换的原理（第一定律的基础）。这一阶段的热力学还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：19世纪中到19世纪70年代末此阶段热力学的第一定律和第二定律已完全理论化。由于功热互换原理建立了热力学第一定律，由第一定律和卡诺理论的结合，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，但这期人们并不了解热力学与气体动力论之间的关连。第三个阶段：19世纪70年末到20世纪初这个时间内，首先由波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20世纪初吉布斯（Gibbs ）提出系综理论建立统计力学的基础。第四个阶段：20世纪30年代到今主要是量子力学的引进而建立了量力统计力学，同时非平衡态理论更进一步的发展，形成了近代理论与实验物理学中最重要的一环。第一类永动机不符合能量守恒定律。第一类永动机的设计原理是给予机器一个相对小的能量，然后产生更多的能量。第二类永动机不可能制成,是违反了热力学第二定律.能量守恒定律是热力学第一定律.热力学第一定律表明,机械效率η不能大于100%而热力学第二定律表明,机械效率不能等于100%

不违背
简单来说第一定律说的是能量守恒不能凭空创造或者消失
第二定律是讲述热学现象不可逆的，热机效率不能达到100%
而第二类永动机谈的就是热机效率为100%

不违反，它违反热力学第二定律，能量转化有一定的方向性在不改变其他条件下

第一定律是讲述能量守恒
第二定律是讲述热学现象不可逆的
第二类永动机是说热机效率能达到100%

第一类永动机就像一个人只干活不吃饭一样，热力学第一定律定义是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。
既然这样，人干活的话，也就是他对其它东西做功了，那它体内的能量必然会减少，减少了以后他就得补充能量，怎么补充呢？那就得吃饭，所以不吃饭，只干活的人是不存在的，所以第一类永动机没有。。。

热力学第一定律其实就是能量守恒定律，就是说你不能不付出任何代价就可以对外做功，第一类永动机不能制成是热力学第一定律的另一种表述形式。
Q=W+ΔE→W=Q-ΔE，即一个系统能够对外做功，要么是从外界吸收热量，要么是减小自己的内能。

如图，在真空中有一大一小两个等温度的物体，我化了两种情况，上面的是用两个凸透镜，下面的是用两个凹面镜。
物体在真空中会向周围释放电磁波，即热能辐射（温度大于0开的物体，高于环境温度的物体就会发辐射），两个温度相同的物体在真空中释放辐射的多少与它们的质量（大小）有关，如果一大一小的两个温度相等的物体在真空之中
再用两个凸透镜或者两个凹面镜改变光路，热能就会自发的由大的物体传到小的物体哪怕大的物体温度低于了小的物体！
而且，面镜透镜一起用的话，就构成封闭的空间——即一个物体发出的全部辐射都会传到另一个物体上，最后小的物体的温度就会高于大的物体。（直到小的物体温度高到某一程度，发出的电磁波频率高到某一程度热传递才动态平衡）
还有，关于面镜不可以完全绝热那些可以不用考虑，因为用数学的话来说，它的极限就是完全绝热，这个模型可以尽量理想化

永动机理论：这种机器能源源不断地输出能量或动力，却不需要消耗任何外界的能量。人们曾设想如果能制成永动机，在不消耗任何自然资源的情况下，它就能获得无限动力。

依据：

1、热力学第一定律（能量守恒定律）：能量既不会凭空产生也不会凭空消失，它只会从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式，而在转化或转移的过程中，能量总量保持不变。

2、热力学第二定律：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。

所以在工作原理上，永动机的设想是违背热力学基本定律的，所以根本不可能实现。热力学的四个基本定律在自然科学中是最为坚实的定律，是几百年来科学技术与经验的结晶，至今为止，我们还没有发现一例违反热力学基本定律的案例。

而人们幻想的永动机可分为两类：第一类是违反热力学第一定律的永动机、第二类是违反热力学第二定律的永动机。

违反热力学第一定律的永动机：

热力学第一定律（即能量守恒和转换定律）揭示的是：“自然界中物质的能量可以从一种形式转变成为另一种形式，也可以从一个物体传递给另一个物体，但是在转变或传递过程中能量总和保持恒定。”而“第一类永动机”的工作原理就是不消耗能量就可以做功，与第一定律是相悖的。此类永动机的代表作是达·芬奇设计的永动机，该装置奢望利用不均衡的力矩作用，来使轮子绕中心轴转动，而且能源源不断地输出动力。但是，在某一确定的位置，由于所有圆球产生的力矩正好能够相互抵消，因此该装置根本就无法实现想象中的“永动”。在以后的时间里，大量设想利用浮力、电磁力、惯性力或毛细作用的第一类永动机制作实验相继宣告失败。早在1586年，荷兰科学家斯蒂文在《静力学基础》一书中就明确指出，利用力学方法无法制成永动机。

违反热力学第二定律的永动机：

第二类永动机是仅从一个能量源获取一定的动力，并永远运转的一种装置。此类永动机的代表作是美国发明家甘姆埃设计的以液氨为工作介质的“零度发动机”。该装置的工作原理是：液氨从周围环境中吸取热量，汽化后体积膨胀，推动活塞，将推动力输出，然后再自动凝结，放出热量给周围环境。在整个循环过程中，能量是守恒的，不违背第一定律，而且由于能量转换，输出的功，最终也以热量的形式释放给了环境，这样，环境的能量就能取之不竭了。上述的过程循环往复进行下去，就可以源源不断地做功了。这个设计看上去貌似可以实现，但与热力学第二定律却是相悖的，因此，实验当然没有成功，也是无法实现的幻想。

而热力学第二定律揭示的是：不可能从单一热源取热并将其完全转换为功，而不对环境造成影响。热力学第二定律强调的是热量传递过程的方向性，尽管热量能够自发地从高温物体转移到低温物体，但这个转移的过程却必须耗损一定量的功。而甘姆埃的“零度发动机”却是一种从单一的热源获得热量，并将其转换为功的机械，液态氨从高温环境中吸热、气化的过程能够自发进行，但气态氨的凝结放热过程却不能自发实现，它必须有一个比环境温度低的冷源，而要想维持这个冷源，就需要消耗一定的能量，因此该装置的“永动”也是无法实现的。

科学事迹：1775年，法兰西科学院非常郑重地通过了一项决议，那就是永远不接受永动机的申请。《法兰西科学院的历史》一书中有如下记载：“这一年科学院通过决议，决定拒绝审理有关下列问题的解答：倍立方，三等分角，求与圆等面积的正方形，以及表现永恒运动的任何机器。”并做出如下解释：建造永动机是绝对不可能的，即便是中间的摩擦和阻力最终不至于破坏原来的动力，这个动力也不可能产生等同于原来的效果；再如，假设动力可以连续起作用，在一定时间之内，其效果也会是无限变小的。假如摩擦和阻力减少，初始的运动往往可能得以继续，但它却不能对其他物体作用。在这种假设（自然界不可能存在）中，唯一可能的永恒运动对实现永动机建造者的目的是毫无用处的。

扩展资料

热力学第三定律：通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零， 或者绝对零度（T=0K）不可达到。

R.H.否勒和E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式：任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，称为0K不能达到原理。