热力学的认识

0. 生活中的热

• 热的传播方式：
  
  • 热辐射
    
    • 热辐射相对传导和对流是最弱的热传播方式；
    • 也就是通过电磁波的方式传播热量；
  • 热传导
  • 热对流
• 对于保温杯，避免了热的传导和对流，也就基本上避免了热量的传播；
  
  • 内外层之间的真空（热无法在真空中传播）；
  • 双层玻璃之间的镀银层，会像镜面一样将热量反射回瓶中；

1. 热力学三大定律

• 热力学第一定律是能量守恒定律。
• 热力学第二定律有几种表述方式：
  
  • 克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体；
  • 开尔文-普朗克表述为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。
  • 以及熵增表述：孤立系统的熵永不减小。
• 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。

2. 热机的效率

• 热机：heat engine

由热力学第二定律可知，热机不可能把从高温热源吸收的热全部转化为功，就必然要研究，它从高温热源吸收的热 Q$Q$ 中，有多少能转换为功 W$W$ 的问题，如此，定义热机效率为：

η=QW$$\eta =\frac{Q}{W}$$

3. 电磁辐射

• 0.4～0.76μm区间的电磁波叫可见光（也可简称为光），
• 把0.76μm以上的叫红外线，
• 把0.4μm以下的叫做紫外线

太阳以电磁辐射的形式向宇宙空间输送能量，其中的22亿分之一的能量到达地球表面。虽然太阳辐射的光谱范围很广，几乎涵盖了电磁波的每一个波段，然而太阳并不是每一种波段的电磁波辐射能力都一样强，其中99%以上的辐射能量集中在0.15～4μm的波段内。