经典物理学的全面发展讲义课件

16 七月 2024经典物理学的全面发展经典物理学的全面发展讲义讲义0光的类型光的类型光的类型光的类型光的定义解释光的定义解释光的定义解释光的定义解释光是一种既具有波动特性，又具有粒子特性的特殊物质。光是一种既具有波动特性，又具有粒子特性的特殊物质。光是一种既具有波动特性，又具有粒子特性的特殊物质。光是一种既具有波动特性，又具有粒子特性的特殊物质。光的波动性光的波动性光的波动性光的波动性 光的粒子性光的粒子性光的粒子性光的粒子性光的反射光的反射光的反射光的反射光的折射光的折射光的折射光的折射萌芽期萌芽期萌芽期萌芽期光学的起源在中国可追溯到远古时代的春秋战国之际，墨翟及其弟光学的起源在中国可追溯到远古时代的春秋战国之际，墨翟及其弟光学的起源在中国可追溯到远古时代的春秋战国之际，墨翟及其弟光学的起源在中国可追溯到远古时代的春秋战国之际，墨翟及其弟子所著墨经中，记载着关于光的直线传播和光在镜面上的反射子所著墨经中，记载着关于光的直线传播和光在镜面上的反射子所著墨经中，记载着关于光的直线传播和光在镜面上的反射子所著墨经中，记载着关于光的直线传播和光在镜面上的反射等现象，并提出了一系列经验规律。等现象，并提出了一系列经验规律。等现象，并提出了一系列经验规律。等现象，并提出了一系列经验规律。墨翟（公元前墨翟（公元前墨翟（公元前墨翟（公元前468-376468-376年）年）年）年）小孔成像小孔成像小孔成像小孔成像铜镜铜镜铜镜铜镜光学的起源在西方可追溯到希腊的欧几里德，他在其著作光学光学的起源在西方可追溯到希腊的欧几里德，他在其著作光学光学的起源在西方可追溯到希腊的欧几里德，他在其著作光学光学的起源在西方可追溯到希腊的欧几里德，他在其著作光学一书中提出光线的直线传播理论，并研究了平面镜成像问题，指出一书中提出光线的直线传播理论，并研究了平面镜成像问题，指出一书中提出光线的直线传播理论，并研究了平面镜成像问题，指出一书中提出光线的直线传播理论，并研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角的反射定律反射角等于入射角的反射定律反射角等于入射角的反射定律反射角等于入射角的反射定律。（公元前（公元前（公元前（公元前330-275330-275年）年）年）年）光的直线传播光的直线传播光的直线传播光的直线传播镜像反射镜像反射镜像反射镜像反射中国：中国：中国：中国：古代的实用科学缺乏严谨的实验证明、理论说明和科古代的实用科学缺乏严谨的实验证明、理论说明和科古代的实用科学缺乏严谨的实验证明、理论说明和科古代的实用科学缺乏严谨的实验证明、理论说明和科学表达，大多为学表达，大多为学表达，大多为学表达，大多为经验性的描述经验性的描述经验性的描述经验性的描述，导致中国在未来光学领域的，导致中国在未来光学领域的，导致中国在未来光学领域的，导致中国在未来光学领域的发展极为缓慢。发展极为缓慢。发展极为缓慢。发展极为缓慢。西方：西方：西方：西方：在生产和社会需要的推动下，在光的反射和透镜的应在生产和社会需要的推动下，在光的反射和透镜的应在生产和社会需要的推动下，在光的反射和透镜的应在生产和社会需要的推动下，在光的反射和透镜的应用方面，逐渐有了些成果。用方面，逐渐有了些成果。用方面，逐渐有了些成果。用方面，逐渐有了些成果。1515世纪末和世纪末和世纪末和世纪末和1616世纪初，凹面镜、世纪初，凹面镜、世纪初，凹面镜、世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。凹、凸面镜凹、凸面镜凹、凸面镜凹、凸面镜凹、凸透镜凹、凸透镜凹、凸透镜凹、凸透镜暗箱暗箱暗箱暗箱几何光学时期是光学发展的转折点，系统研究了光几何光学时期是光学发展的转折点，系统研究了光几何光学时期是光学发展的转折点，系统研究了光几何光学时期是光学发展的转折点，系统研究了光现象和光学仪器，建立了直线传播定律、反射定现象和光学仪器，建立了直线传播定律、反射定现象和光学仪器，建立了直线传播定律、反射定现象和光学仪器，建立了直线传播定律、反射定律、折射定律；提出了费马原理、光程、光强、颜律、折射定律；提出了费马原理、光程、光强、颜律、折射定律；提出了费马原理、光程、光强、颜律、折射定律；提出了费马原理、光程、光强、颜色等概念，并观察了棱镜光谱等较复杂的光现象。色等概念，并观察了棱镜光谱等较复杂的光现象。色等概念，并观察了棱镜光谱等较复杂的光现象。色等概念，并观察了棱镜光谱等较复杂的光现象。几何光学时期几何光学时期几何光学时期几何光学时期李普赛（公元李普赛（公元李普赛（公元李普赛（公元1587-16191587-1619年）年）年）年）伽利略（公元伽利略（公元伽利略（公元伽利略（公元1564-16421564-1642年）年）年）年）望远镜望远镜望远镜望远镜荷兰李普塞在荷兰李普塞在荷兰李普塞在荷兰李普塞在16081608年发明了第一架望远镜。年发明了第一架望远镜。年发明了第一架望远镜。年发明了第一架望远镜。16101610年伽利略用自年伽利略用自年伽利略用自年伽利略用自己制造的望远镜观察星体，发现了绕木星运行的卫星，这给哥己制造的望远镜观察星体，发现了绕木星运行的卫星，这给哥己制造的望远镜观察星体，发现了绕木星运行的卫星，这给哥己制造的望远镜观察星体，发现了绕木星运行的卫星，这给哥白尼关于地球绕日运转的日心说提供了强有力的证据。白尼关于地球绕日运转的日心说提供了强有力的证据。白尼关于地球绕日运转的日心说提供了强有力的证据。白尼关于地球绕日运转的日心说提供了强有力的证据。冯特纳（公元冯特纳（公元冯特纳（公元冯特纳（公元1580-16561580-1656）十七世纪初延森和冯特纳最早制造了复合显微镜。十七世纪初延森和冯特纳最早制造了复合显微镜。十七世纪初延森和冯特纳最早制造了复合显微镜。十七世纪初延森和冯特纳最早制造了复合显微镜。费马（公元费马（公元费马（公元费马（公元1601-16651601-1665年）年）年）年）折射和反射定律折射和反射定律折射和反射定律折射和反射定律1657165716571657年费马首先指出光在介质中传播时时所走路程取极值的原年费马首先指出光在介质中传播时时所走路程取极值的原年费马首先指出光在介质中传播时时所走路程取极值的原年费马首先指出光在介质中传播时时所走路程取极值的原理，并根据这个原理推出光的反射定律和折射定律。理，并根据这个原理推出光的反射定律和折射定律。理，并根据这个原理推出光的反射定律和折射定律。理，并根据这个原理推出光的反射定律和折射定律。牛顿（公元牛顿（公元牛顿（公元牛顿（公元1643-17271643-1727年）年）年）年）牛顿牛顿牛顿牛顿(1665(1665年年年年)利用色散实验证利用色散实验证利用色散实验证利用色散实验证实了白光是由一些彼此独立的实了白光是由一些彼此独立的实了白光是由一些彼此独立的实了白光是由一些彼此独立的彩色光所组成。彩色光所组成。彩色光所组成。彩色光所组成。波动光学时期建立了光的波动理论，波动光学时期建立了光的波动理论，波动光学时期建立了光的波动理论，波动光学时期建立了光的波动理论，圆满解释了圆满解释了圆满解释了圆满解释了光的干涉、衍射和偏振现象；通过迈克尔逊干涉仪光的干涉、衍射和偏振现象；通过迈克尔逊干涉仪光的干涉、衍射和偏振现象；通过迈克尔逊干涉仪光的干涉、衍射和偏振现象；通过迈克尔逊干涉仪否定了否定了否定了否定了“以太以太以太以太”的存在；提出并证实了光的本质就的存在；提出并证实了光的本质就的存在；提出并证实了光的本质就的存在；提出并证实了光的本质就是电磁波。是电磁波。是电磁波。是电磁波。波动光学时期波动光学时期波动光学时期波动光学时期光的波动理论的创始人，提出了光的波动理论的创始人，提出了光的波动理论的创始人，提出了光的波动理论的创始人，提出了“光是光是光是光是 以太以太以太以太 中传播的波中传播的波中传播的波中传播的波动动动动”理论和次波假设（惠更斯原理），并解释了反射、折射理论和次波假设（惠更斯原理），并解释了反射、折射理论和次波假设（惠更斯原理），并解释了反射、折射理论和次波假设（惠更斯原理），并解释了反射、折射定律和双折射现象。定律和双折射现象。定律和双折射现象。定律和双折射现象。惠更斯（公元惠更斯（公元惠更斯（公元惠更斯（公元1629-16951629-1695年）年）年）年）惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理18011801年，杨氏最先利用干涉原理解释了白光下的薄膜颜色，设计年，杨氏最先利用干涉原理解释了白光下的薄膜颜色，设计年，杨氏最先利用干涉原理解释了白光下的薄膜颜色，设计年，杨氏最先利用干涉原理解释了白光下的薄膜颜色，设计并完成了著名的杨氏双缝干涉实验，并第一次成功地测定了光的并完成了著名的杨氏双缝干涉实验，并第一次成功地测定了光的并完成了著名的杨氏双缝干涉实验，并第一次成功地测定了光的并完成了著名的杨氏双缝干涉实验，并第一次成功地测定了光的波长。提出了光是横波的假设。波长。提出了光是横波的假设。波长。提出了光是横波的假设。波长。提出了光是横波的假设。杨氏（公元杨氏（公元杨氏（公元杨氏（公元1773-18291773-1829）薄膜干涉薄膜干涉薄膜干涉薄膜干涉双缝干涉双缝干涉双缝干涉双缝干涉18651865年，麦克斯韦尔建立期完整的经典电磁理论，指出光是年，麦克斯韦尔建立期完整的经典电磁理论，指出光是年，麦克斯韦尔建立期完整的经典电磁理论，指出光是年，麦克斯韦尔建立期完整的经典电磁理论，指出光是一种电磁波，产生光的电磁理论。该理论一直到廿余年后由一种电磁波，产生光的电磁理论。该理论一直到廿余年后由一种电磁波，产生光的电磁理论。该理论一直到廿余年后由一种电磁波，产生光的电磁理论。该理论一直到廿余年后由赫兹的实验所证实赫兹的实验所证实赫兹的实验所证实赫兹的实验所证实。赫兹（公元赫兹（公元赫兹（公元赫兹（公元1857-18941857-1894年）年）年）年）麦克斯韦尔（公元麦克斯韦尔（公元麦克斯韦尔（公元麦克斯韦尔（公元1831-18791831-1879年）年）年）年）1887188718871887年，迈克尔逊和莫雷一起以近乎完美的条件进行了干涉实验，年，迈克尔逊和莫雷一起以近乎完美的条件进行了干涉实验，年，迈克尔逊和莫雷一起以近乎完美的条件进行了干涉实验，年，迈克尔逊和莫雷一起以近乎完美的条件进行了干涉实验，通过测量两束光的形成的干涉条纹数目和移动，证实了光速的不通过测量两束光的形成的干涉条纹数目和移动，证实了光速的不通过测量两束光的形成的干涉条纹数目和移动，证实了光速的不通过测量两束光的形成的干涉条纹数目和移动，证实了光速的不变性及以太是不存在的，为爱因斯坦狭义相对论的提出奠定了基变性及以太是不存在的，为爱因斯坦狭义相对论的提出奠定了基变性及以太是不存在的，为爱因斯坦狭义相对论的提出奠定了基变性及以太是不存在的，为爱因斯坦狭义相对论的提出奠定了基础。础。础。础。迈克尔逊（公元迈克尔逊（公元迈克尔逊（公元迈克尔逊（公元1852-19311852-19311852-19311852-1931年）年）年）年）迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊.莫雷实验莫雷实验莫雷实验莫雷实验二、热学的成就二、热学的成就 2.1 2.1热的本质热的本质在十八世纪，随着人们对燃烧现象认识的深在十八世纪，随着人们对燃烧现象认识的深入，对热现象也开始试图给予解释。入，对热现象也开始试图给予解释。当时对热的本性存在两种见解：一种认为热当时对热的本性存在两种见解：一种认为热是一种物质；另一种认为热是物质分子的微是一种物质；另一种认为热是物质分子的微小运动。小运动。拉瓦锡在拉瓦锡在17891789年的初等化学概论中把热年的初等化学概论中把热物质当做一种元素引入，称之为热素或热质物质当做一种元素引入，称之为热素或热质（caloriquecalorique）。）。热质说热质说拉瓦锡认为：存在着一种极易流动的物质拉瓦锡认为：存在着一种极易流动的物质实体充满分子之间的空间，这种实体具有实体充满分子之间的空间，这种实体具有扩大分子之间距离的作用。扩大分子之间距离的作用。这种物质实体热质，根据其状态分为这种物质实体热质，根据其状态分为两类：自由的热质和结合的热质。两类：自由的热质和结合的热质。结合的热质被物体中的分子所束缚，形成结合的热质被物体中的分子所束缚，形成其实质的一部分；自由热质没有处于任何其实质的一部分；自由热质没有处于任何结合状态，能够从一个物体转移到另一个结合状态，能够从一个物体转移到另一个物体，成为各种热现象的载体。物体，成为各种热现象的载体。热机：从技术到理论热机：从技术到理论蒸汽机的广泛使用促进了工业革命、缩短了蒸汽机的广泛使用促进了工业革命、缩短了旅行时间、加快了商品流通。但是蒸汽机的旅行时间、加快了商品流通。但是蒸汽机的改进只是靠技术上的摸索取得，到十九世纪改进只是靠技术上的摸索取得，到十九世纪初还没有一个关于蒸汽机的一般理论。初还没有一个关于蒸汽机的一般理论。这一局面因卡诺于这一局面因卡诺于18241824年出版关于火的动年出版关于火的动力及其适于产生这种动力的发动机之考察力及其适于产生这种动力的发动机之考察一书而改变。一书而改变。Sadi Nicolas Lonard CarnotSadi Nicolas Lonard Carnot卡诺卡诺卡诺卡诺(1796-1832)(1796-1832)(1796-1832)(1796-1832)出身于出身于出身于出身于法国望族。法国望族。法国望族。法国望族。1814181418141814年卡诺毕业于法国综年卡诺毕业于法国综年卡诺毕业于法国综年卡诺毕业于法国综合工科学校后到工兵部队合工科学校后到工兵部队合工科学校后到工兵部队合工科学校后到工兵部队服役，服役，服役，服役，1820182018201820年退役后专心年退役后专心年退役后专心年退役后专心从事物理学理论研究。从事物理学理论研究。从事物理学理论研究。从事物理学理论研究。他的父亲是拿破仑一世政他的父亲是拿破仑一世政他的父亲是拿破仑一世政他的父亲是拿破仑一世政府要人；弟弟是一位持自府要人；弟弟是一位持自府要人；弟弟是一位持自府要人；弟弟是一位持自由观点的政治家；一位侄由观点的政治家；一位侄由观点的政治家；一位侄由观点的政治家；一位侄子是法兰西第三共和国总子是法兰西第三共和国总子是法兰西第三共和国总子是法兰西第三共和国总统。统。统。统。热机的效率热机的效率瓦特致力于提高蒸汽机的效率。但是经过改瓦特致力于提高蒸汽机的效率。但是经过改进的蒸汽机效率仍然很低。燃料所产生的热进的蒸汽机效率仍然很低。燃料所产生的热能的能的93%-95%93%-95%都被浪费掉。都被浪费掉。卡诺对热机的做功效率也非常感兴趣。他想卡诺对热机的做功效率也非常感兴趣。他想了解这种效率究竟可以提高到多少。了解这种效率究竟可以提高到多少。卡诺从他的应用力学家父亲那里学会了对一卡诺从他的应用力学家父亲那里学会了对一个循环过程进行考察的必要性。他把热机对个循环过程进行考察的必要性。他把热机对外做功和做完功返回原状的过程结合起来考外做功和做完功返回原状的过程结合起来考虑。虑。永动机永动机热质守恒热质守恒卡诺在关于火的动力一书中是立足于卡诺在关于火的动力一书中是立足于热质说来考察热机效率的。热质说来考察热机效率的。他的工作基础就是热质守恒。卡诺认为，他的工作基础就是热质守恒。卡诺认为，热从高温物体向低温物体移动时，必然能热从高温物体向低温物体移动时，必然能够产生动力。因此不伴随动力产生的热流够产生动力。因此不伴随动力产生的热流动是一种损失。温度不同的物体接触时就动是一种损失。温度不同的物体接触时就会产生这种损失。想要获得热机的最高效会产生这种损失。想要获得热机的最高效率，就要尽量避免这种损失。率，就要尽量避免这种损失。卡诺循环：理想热机卡诺循环：理想热机 卡诺进一步设想了没有任何损失的理想卡诺进一步设想了没有任何损失的理想热机。他考察了由带活塞的汽缸中气体所产热机。他考察了由带活塞的汽缸中气体所产生的等温膨胀（系统从环境中吸收热量）、生的等温膨胀（系统从环境中吸收热量）、绝热膨胀（系统对环境中作功）、等温压缩绝热膨胀（系统对环境中作功）、等温压缩（系统向环境中放出热量）、绝热压缩（系（系统向环境中放出热量）、绝热压缩（系统恢复原来状态，对环境作负功）四个过程统恢复原来状态，对环境作负功）四个过程组成的循环，后来命名为卡诺循环。组成的循环，后来命名为卡诺循环。热力学的奠基人热力学的奠基人卡诺最先定量地研究了热和功相互转化的方式，卡诺最先定量地研究了热和功相互转化的方式，卡诺最先定量地研究了热和功相互转化的方式，卡诺最先定量地研究了热和功相互转化的方式，因此他被称作热力学的奠基人。因此他被称作热力学的奠基人。因此他被称作热力学的奠基人。因此他被称作热力学的奠基人。他的方程表明最大效率只与最高温度和最低温度他的方程表明最大效率只与最高温度和最低温度他的方程表明最大效率只与最高温度和最低温度他的方程表明最大效率只与最高温度和最低温度有关，与中间过程、工作介质无关。有关，与中间过程、工作介质无关。有关，与中间过程、工作介质无关。有关，与中间过程、工作介质无关。卡诺如果能继续研究下去，很可能由此得出热力卡诺如果能继续研究下去，很可能由此得出热力卡诺如果能继续研究下去，很可能由此得出热力卡诺如果能继续研究下去，很可能由此得出热力学第二定律（熵增加定理）。而且卡诺后来还放学第二定律（熵增加定理）。而且卡诺后来还放学第二定律（熵增加定理）。而且卡诺后来还放学第二定律（熵增加定理）。而且卡诺后来还放弃了热质说，转而认为热是一种运动。弃了热质说，转而认为热是一种运动。弃了热质说，转而认为热是一种运动。弃了热质说，转而认为热是一种运动。但是不幸的是他在但是不幸的是他在但是不幸的是他在但是不幸的是他在36363636岁就死于霍乱。岁就死于霍乱。岁就死于霍乱。岁就死于霍乱。热动说热动说 伦福德伦福德伦福德伦福德(1753-1814)(1753-1814)(1753-1814)(1753-1814)纠正了热纠正了热纠正了热纠正了热是一种无质流体的说法。是一种无质流体的说法。是一种无质流体的说法。是一种无质流体的说法。伦福德出身于美国，后到欧洲伦福德出身于美国，后到欧洲伦福德出身于美国，后到欧洲伦福德出身于美国，后到欧洲慕尼黑管理一个兵工厂，他发慕尼黑管理一个兵工厂，他发慕尼黑管理一个兵工厂，他发慕尼黑管理一个兵工厂，他发现当钻削制造炮筒的青铜坯料现当钻削制造炮筒的青铜坯料现当钻削制造炮筒的青铜坯料现当钻削制造炮筒的青铜坯料时，金属坯料烫得象火一样。时，金属坯料烫得象火一样。时，金属坯料烫得象火一样。时，金属坯料烫得象火一样。当时传统的解释是，当金属被当时传统的解释是，当金属被当时传统的解释是，当金属被当时传统的解释是，当金属被切削成刨花时，热质就从金属切削成刨花时，热质就从金属切削成刨花时，热质就从金属切削成刨花时，热质就从金属中逸出。中逸出。中逸出。中逸出。但是伦福德注意到，只要镗钻但是伦福德注意到，只要镗钻但是伦福德注意到，只要镗钻但是伦福德注意到，只要镗钻不停止，金属就不停地发热。不停止，金属就不停地发热。不停止，金属就不停地发热。不停止，金属就不停地发热。热质热质伦福德在慕尼黑管理一个兵工厂，他发伦福德在慕尼黑管理一个兵工厂，他发现当钻削制造炮筒的青铜坯料时，金属现当钻削制造炮筒的青铜坯料时，金属坯料烫得象火一样。坯料烫得象火一样。当时传统的解释是，当金属被切削成刨当时传统的解释是，当金属被切削成刨花时，热质就从金属中逸出。花时，热质就从金属中逸出。但是伦福德注意到，只要镗钻不停止，但是伦福德注意到，只要镗钻不停止，金属就不停地发热。金属就不停地发热。机械运动转化为热机械运动转化为热伦福德得出结论，是镗具的机械运动转化伦福德得出结论，是镗具的机械运动转化为热。为热。17981798年伦福德向皇家学会报告了他年伦福德向皇家学会报告了他在慕尼黑的实验。在慕尼黑的实验。他还试图给出一定量的机械运动所能产生他还试图给出一定量的机械运动所能产生的热量，这是首次给出了热功当量的数值。的热量，这是首次给出了热功当量的数值。不过他的数值偏高。不过他的数值偏高。17991799年伦福德回到英国，当选为皇家学会年伦福德回到英国，当选为皇家学会会员。会员。18041804年到巴黎定居，娶了拉瓦锡的年到巴黎定居，娶了拉瓦锡的遗孀并就热质说与已故的拉瓦锡作对。遗孀并就热质说与已故的拉瓦锡作对。热运动说的处境热运动说的处境伦福德的报告引起巨大反响，对热运动说有伦福德的报告引起巨大反响，对热运动说有人支持也有人反对。热质说的统治地位一时人支持也有人反对。热质说的统治地位一时还难以动摇。还难以动摇。当时以热质守恒这一基本原理为基础，热学当时以热质守恒这一基本原理为基础，热学正稳步地积累着实验资料，并不断带来新的正稳步地积累着实验资料，并不断带来新的理论。相反，热运动论缺乏定量的实验基础，理论。相反，热运动论缺乏定量的实验基础，没有提出数学化的理论。没有提出数学化的理论。必须等到能量守恒定律的确立，才能从更为必须等到能量守恒定律的确立，才能从更为广阔的观点来理解热和运动的相互转化。广阔的观点来理解热和运动的相互转化。2.22.2能量守恒定律的发现能量守恒定律的发现 能量守恒定律提出的背景能量守恒定律提出的背景(1)(1)(1)(1)由于十八世纪以来物理学前沿的扩大，形形色色由于十八世纪以来物理学前沿的扩大，形形色色由于十八世纪以来物理学前沿的扩大，形形色色由于十八世纪以来物理学前沿的扩大，形形色色的物理现象之间的转化过程被陆续发现，引起人的物理现象之间的转化过程被陆续发现，引起人的物理现象之间的转化过程被陆续发现，引起人的物理现象之间的转化过程被陆续发现，引起人们注意。们注意。们注意。们注意。(2)(2)(2)(2)十八世纪下半叶在德国产生一种对机械论自然观十八世纪下半叶在德国产生一种对机械论自然观十八世纪下半叶在德国产生一种对机械论自然观十八世纪下半叶在德国产生一种对机械论自然观的不满，萌发一种活力论。这种活力论在十九世的不满，萌发一种活力论。这种活力论在十九世的不满，萌发一种活力论。这种活力论在十九世的不满，萌发一种活力论。这种活力论在十九世纪初发展成为自然哲学：把整个宇宙看做是由某纪初发展成为自然哲学：把整个宇宙看做是由某纪初发展成为自然哲学：把整个宇宙看做是由某纪初发展成为自然哲学：把整个宇宙看做是由某种根源性的力所引起的历史发展的产物。自然界种根源性的力所引起的历史发展的产物。自然界种根源性的力所引起的历史发展的产物。自然界种根源性的力所引起的历史发展的产物。自然界的各种力，电、磁、光、热、化学亲和力等等东的各种力，电、磁、光、热、化学亲和力等等东的各种力，电、磁、光、热、化学亲和力等等东的各种力，电、磁、光、热、化学亲和力等等东西归根结底是同一种东西。西归根结底是同一种东西。西归根结底是同一种东西。西归根结底是同一种东西。2.22.2能量守恒定律的发现能量守恒定律的发现 德国人迈尔（德国人迈尔（德国人迈尔（德国人迈尔（1814-18781814-18781814-18781814-1878）作为随船医生在作为随船医生在作为随船医生在作为随船医生在1840184018401840年去爪年去爪年去爪年去爪哇的航行中，由于考虑动物哇的航行中，由于考虑动物哇的航行中，由于考虑动物哇的航行中，由于考虑动物热的问题，迈尔对物理学产热的问题，迈尔对物理学产热的问题，迈尔对物理学产热的问题，迈尔对物理学产生兴趣，多次著文阐述能量生兴趣，多次著文阐述能量生兴趣，多次著文阐述能量生兴趣，多次著文阐述能量守恒的信念。守恒的信念。守恒的信念。守恒的信念。1841 1841 1841 1841年他完年他完年他完年他完成关于无机界各种力的意成关于无机界各种力的意成关于无机界各种力的意成关于无机界各种力的意见一文，被一家物理学杂见一文，被一家物理学杂见一文，被一家物理学杂见一文，被一家物理学杂志退稿后，第二年发表在了志退稿后，第二年发表在了志退稿后，第二年发表在了志退稿后，第二年发表在了李比希主编的化学和药学李比希主编的化学和药学李比希主编的化学和药学李比希主编的化学和药学年鉴上。但是他的工作几年鉴上。但是他的工作几年鉴上。但是他的工作几年鉴上。但是他的工作几乎没有引起人们注意。乎没有引起人们注意。乎没有引起人们注意。乎没有引起人们注意。2.22.2能量守恒定律的发现能量守恒定律的发现 英国的焦耳擅长实验。他对所有他英国的焦耳擅长实验。他对所有他英国的焦耳擅长实验。他对所有他英国的焦耳擅长实验。他对所有他想得到的有热量产生过程进行热测想得到的有热量产生过程进行热测想得到的有热量产生过程进行热测想得到的有热量产生过程进行热测量。量。量。量。1840 1840 1840 1840年他得出：电流产生的热量与年他得出：电流产生的热量与年他得出：电流产生的热量与年他得出：电流产生的热量与电流强度的平方和电阻的乘积成正电流强度的平方和电阻的乘积成正电流强度的平方和电阻的乘积成正电流强度的平方和电阻的乘积成正比焦耳最后测量出做的功和产比焦耳最后测量出做的功和产比焦耳最后测量出做的功和产比焦耳最后测量出做的功和产生的热的关系为：生的热的关系为：生的热的关系为：生的热的关系为：41,450,00041,450,00041,450,00041,450,000尔格尔格尔格尔格的功产生的功产生的功产生的功产生1 1 1 1卡的热量。卡的热量。卡的热量。卡的热量。为了纪念焦耳的工作，后来规定一为了纪念焦耳的工作，后来规定一为了纪念焦耳的工作，后来规定一为了纪念焦耳的工作，后来规定一千万尔格的功定义为一焦耳。现在千万尔格的功定义为一焦耳。现在千万尔格的功定义为一焦耳。现在千万尔格的功定义为一焦耳。现在的热功当量数值为的热功当量数值为的热功当量数值为的热功当量数值为4.184.184.184.18焦耳焦耳焦耳焦耳/卡。卡。卡。卡。1845年，焦耳为测定机械功和热之间的转换年，焦耳为测定机械功和热之间的转换关系，设计了关系，设计了“热功当量实验仪热功当量实验仪”，并反复改进，并反复改进，反复实验。反复实验。1849年发表论热功当量。年发表论热功当量。1878年发表热功当量的新测定，最后得年发表热功当量的新测定，最后得到的数值为到的数值为423.85公斤公斤米米/千卡。千卡。焦耳测热功当量用了四十多年，实验了焦耳测热功当量用了四十多年，实验了400多次，付出大量的辛勤劳动。多次，付出大量的辛勤劳动。成果无处发表成果无处发表 当时人们没有认识到焦耳工作的意义。各种学术刊物和皇当时人们没有认识到焦耳工作的意义。各种学术刊物和皇当时人们没有认识到焦耳工作的意义。各种学术刊物和皇当时人们没有认识到焦耳工作的意义。各种学术刊物和皇家学会都拒绝发表他的文章。家学会都拒绝发表他的文章。家学会都拒绝发表他的文章。家学会都拒绝发表他的文章。1847184718471847年焦耳获得在英国科学促进会年会上宣读他的论文的年焦耳获得在英国科学促进会年会上宣读他的论文的年焦耳获得在英国科学促进会年会上宣读他的论文的年焦耳获得在英国科学促进会年会上宣读他的论文的机会，当时几乎没有听众，机会，当时几乎没有听众，机会，当时几乎没有听众，机会，当时几乎没有听众，只有一位只有一位只有一位只有一位23232323岁的年青人威廉岁的年青人威廉岁的年青人威廉岁的年青人威廉汤姆森，即后来的开尔文勋汤姆森，即后来的开尔文勋汤姆森，即后来的开尔文勋汤姆森，即后来的开尔文勋爵对他的报告感兴趣。汤姆森对焦耳的成果作了十分精辟爵对他的报告感兴趣。汤姆森对焦耳的成果作了十分精辟爵对他的报告感兴趣。汤姆森对焦耳的成果作了十分精辟爵对他的报告感兴趣。汤姆森对焦耳的成果作了十分精辟的评价，终于引起人们的注意。的评价，终于引起人们的注意。的评价，终于引起人们的注意。的评价，终于引起人们的注意。1849184918491849年在法拉第亲自主持下，焦耳在皇家学会宣读了他的年在法拉第亲自主持下，焦耳在皇家学会宣读了他的年在法拉第亲自主持下，焦耳在皇家学会宣读了他的年在法拉第亲自主持下，焦耳在皇家学会宣读了他的论文，他的成果终于获得完全承认。论文，他的成果终于获得完全承认。论文，他的成果终于获得完全承认。论文，他的成果终于获得完全承认。焦耳的工作为热力学第一、第二定律的得出奠定了实验基焦耳的工作为热力学第一、第二定律的得出奠定了实验基焦耳的工作为热力学第一、第二定律的得出奠定了实验基焦耳的工作为热力学第一、第二定律的得出奠定了实验基础。础。础。础。能量守恒定律的发现能量守恒定律的发现 对能量守恒，迈尔展开对能量守恒，迈尔展开了大胆思辨，焦耳进行了大胆思辨，焦耳进行了扎实的实验，而德国了扎实的实验，而德国生理学家和物理学家赫生理学家和物理学家赫姆霍兹（姆霍兹（1821-18941821-1894）则）则立足于力学基础之上，立足于力学基础之上，追求各种能量转换过程追求各种能量转换过程的数学表述。最终被确的数学表述。最终被确认为能量守恒定律的确认为能量守恒定律的确立者。立者。论论“力力”的守恒的守恒1847184718471847年赫姆霍兹独立完成论年赫姆霍兹独立完成论年赫姆霍兹独立完成论年赫姆霍兹独立完成论“力力力力”的守恒一文，的守恒一文，的守恒一文，的守恒一文，并于并于并于并于7 7 7 7月月月月23232323日在柏林物理学会的年会上宣读日在柏林物理学会的年会上宣读日在柏林物理学会的年会上宣读日在柏林物理学会的年会上宣读1854185418541854年赫姆霍兹在自然力的相互作用一文中指年赫姆霍兹在自然力的相互作用一文中指年赫姆霍兹在自然力的相互作用一文中指年赫姆霍兹在自然力的相互作用一文中指出，出，出，出，“自然作为一个整体，是力的储存库，它不能自然作为一个整体，是力的储存库，它不能自然作为一个整体，是力的储存库，它不能自然作为一个整体，是力的储存库，它不能以任何方法增加或减少。所以自然界中力的数量正以任何方法增加或减少。所以自然界中力的数量正以任何方法增加或减少。所以自然界中力的数量正以任何方法增加或减少。所以自然界中力的数量正象物质的数量一样永存和不变。我曾将这个普遍的象物质的数量一样永存和不变。我曾将这个普遍的象物质的数量一样永存和不变。我曾将这个普遍的象物质的数量一样永存和不变。我曾将这个普遍的定律命名为定律命名为定律命名为定律命名为力的守恒原理力的守恒原理力的守恒原理力的守恒原理”。这里明确表达了。这里明确表达了。这里明确表达了。这里明确表达了能量转化和守恒的思想。能量转化和守恒的思想。能量转化和守恒的思想。能量转化和守恒的思想。以以以以1850-18511850-18511850-18511850-1851年间克劳修斯和汤姆森奠定热力学基年间克劳修斯和汤姆森奠定热力学基年间克劳修斯和汤姆森奠定热力学基年间克劳修斯和汤姆森奠定热力学基础的工作为转机，能量守恒定律才获得普遍承认。础的工作为转机，能量守恒定律才获得普遍承认。础的工作为转机，能量守恒定律才获得普遍承认。础的工作为转机，能量守恒定律才获得普遍承认。意义意义 能量守恒与转化定律能量守恒与转化定律被认为是物被认为是物理学的理学的“最高定律最高定律”（法拉第），（法拉第），“宇宙的普遍的基本定律宇宙的普遍的基本定律”（克劳（克劳修斯），恩格斯则称之为修斯），恩格斯则称之为1919世纪三世纪三大发现之一。该定律的发现标志着大发现之一。该定律的发现标志着近代物理学第二次理论大综合。近代物理学第二次理论大综合。2.32.3热力学第一、第二定律的建立热力学第一、第二定律的建立 热力学第一定律的建立热力学第一定律的建立热功当量的发现揭示了热和机械功之间热功当量的发现揭示了热和机械功之间存在着内在的定量关系。焦耳的实验一存在着内在的定量关系。焦耳的实验一方面证明了热和机械功的作用效果是等方面证明了热和机械功的作用效果是等价的，另一方面也证明了绝热过程的功价的，另一方面也证明了绝热过程的功与过程进行的方式无关。与过程进行的方式无关。在焦耳工作的基础上，克劳修斯和开尔在焦耳工作的基础上，克劳修斯和开尔文各自深入研究了热功转化的机制和规文各自深入研究了热功转化的机制和规律性问题，分别获得了热力学第一定律律性问题，分别获得了热力学第一定律的各自表述。的各自表述。第一定律的克劳修斯表述第一定律的克劳修斯表述 1850 1850年年4 4月克劳修斯在物理和化学年鉴月克劳修斯在物理和化学年鉴上发表了论热的动力和可由此推导热学本上发表了论热的动力和可由此推导热学本身的定律提出热力学第一定律表述：身的定律提出热力学第一定律表述：“在一切热做功的情况中，产生的功与消耗在一切热做功的情况中，产生的功与消耗的热量成比例。反之，通过消耗同样大小的的热量成比例。反之，通过消耗同样大小的功，将能产生同样数量的热量。功，将能产生同样数量的热量。”第一定律的开尔文表述第一定律的开尔文表述 1851185118511851年年年年开开开开尔尔尔尔文文文文发发发发表表表表以以以以焦焦焦焦耳耳耳耳先先先先生生生生的的的的单单单单位位位位热热热热当当当当量量量量导导导导出出出出的的的的大大大大量量量量结结结结果果果果和和和和雷雷雷雷诺诺诺诺对对对对蒸蒸蒸蒸气气气气的的的的观观观观察察察察论论论论热热热热的的的的动动动动力力力力学学学学理论一文，提出了热力学第一定律的开尔文说法：理论一文，提出了热力学第一定律的开尔文说法：理论一文，提出了热力学第一定律的开尔文说法：理论一文，提出了热力学第一定律的开尔文说法：“物质系必须以热的形式或以机械功的形式，物质系必须以热的形式或以机械功的形式，物质系必须以热的形式或以机械功的形式，物质系必须以热的形式或以机械功的形式，给出同它得到的同样多的能量给出同它得到的同样多的能量给出同它得到的同样多的能量给出同它得到的同样多的能量”。这里开尔文首次把能量一词引入到了热力学中这里开尔文首次把能量一词引入到了热力学中这里开尔文首次把能量一词引入到了热力学中这里开尔文首次把能量一词引入到了热力学中，该表述也被称为热力学第一定律的能量表述。，该表述也被称为热力学第一定律的能量表述。，该表述也被称为热力学第一定律的能量表述。，该表述也被称为热力学第一定律的能量表述。热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立 热力学第一定律是关于孤立热力学系统从热源热力学第一定律是关于孤立热力学系统从热源热力学第一定律是关于孤立热力学系统从热源热力学第一定律是关于孤立热力学系统从热源是否吸收热量和内能与外功之间转化守恒关系是否吸收热量和内能与外功之间转化守恒关系是否吸收热量和内能与外功之间转化守恒关系是否吸收热量和内能与外功之间转化守恒关系的规律，它并不涉及不同温度的两个热源之间的规律，它并不涉及不同温度的两个热源之间的规律，它并不涉及不同温度的两个热源之间的规律，它并不涉及不同温度的两个热源之间的热量传递。的热量传递。的热量传递。的热量传递。然而卡诺热机理论表明，为了从热产生动力，然而卡诺热机理论表明，为了从热产生动力，然而卡诺热机理论表明，为了从热产生动力，然而卡诺热机理论表明，为了从热产生动力，需要有高温物体和低温物体。热机的实践也证需要有高温物体和低温物体。热机的实践也证需要有高温物体和低温物体。热机的实践也证需要有高温物体和低温物体。热机的实践也证明，热机存在着普遍的热耗散现象，总有一些明，热机存在着普遍的热耗散现象，总有一些明，热机存在着普遍的热耗散现象，总有一些明，热机存在着普遍的热耗散现象，总有一些热譬如磨擦热不能复返做功。热譬如磨擦热不能复返做功。热譬如磨擦热不能复返做功。热譬如磨擦热不能复返做功。事实上卡诺的理想热机循环在实际中是不能实事实上卡诺的理想热机循环在实际中是不能实事实上卡诺的理想热机循环在实际中是不能实事实上卡诺的理想热机循环在实际中是不能实现的。对此，需要有一个新的普遍规律对这种现的。对此，需要有一个新的普遍规律对这种现的。对此，需要有一个新的普遍规律对这种现的。对此，需要有一个新的普遍规律对这种普遍现象加以说明。普遍现象加以说明。普遍现象加以说明。普遍现象加以说明。第二定律的克氏表述第二定律的克氏表述 在在18541854年物理和化学年鉴上发表的年物理和化学年鉴上发表的论机械热理论第二基本定律的一个改论机械热理论第二基本定律的一个改变形式一文中，克劳修斯给出了通常变形式一文中，克劳修斯给出了通常所说的热力学第二定律的所说的热力学第二定律的“克氏表述克氏表述”：“热不可能由冷体传到热体，如果不热不可能由冷体传到热体，如果不因而同时引起其他关系的变化。因而同时引起其他关系的变化。”1834 1834年，克拉珀龙（年，克拉珀龙（1799-18641799-1864）把卡诺的）把卡诺的思想几何化为由两个等温过程和两个绝热过思想几何化为由两个等温过程和两个绝热过程组成的卡诺循环，用几何的方法来计算功，程组成的卡诺循环，用几何的方法来计算功，提出了由功和吸热之比来测量效率。提出了由功和吸热之比来测量效率。绝对温标的提出绝对温标的提出 1848 1848年，年，W.W.汤姆孙（开尔文）汤姆孙（开尔文）提出绝对温提出绝对温标，是卡诺热动力理论的直接结果。标，是卡诺热动力理论的直接结果。T=t+273.3T=t+273.3这就是绝对温标和摄氏温标的关系。这就是绝对温标和摄氏温标的关系。18871887年，绝对温标得到了世界的公认。年，绝对温标得到了世界的公认。三三 熵熵1.1.熵的概念：熵的概念：18541854年，克劳修斯进一步指出，虽然热机在年，克劳修斯进一步指出，虽然热机在循环过程中循环过程中Q Q1 1QQ2 2，但热量，但热量Q Q与热源温度与热源温度T T之比值是一定的，之比值是一定的，即即Q Q1 1/T/T1 1=Q=Q2 2/T/T2 2。称为。称为“熵熵”，用符号，用符号S=Q/TS=Q/T表示。表示。通常我们考虑的是系统在变化过程中熵的变化。对通常我们考虑的是系统在变化过程中熵的变化。对于一微小状态变化，一般取熵变为于一微小状态变化，一般取熵变为dS=dQ/TdS=dQ/T.2.2.熵的物理意义：熵的物理意义：18771877年，一生致力于用统计力学研究热运年，一生致力于用统计力学研究热运动的玻尔兹曼指出：动的玻尔兹曼指出：熵是分子无序的量度，熵是分子无序的量度，熵与无序度熵与无序度W W（即（即某一宏观态对应的微观态数，即宏观态出现的几率）之间的某一宏观态对应的微观态数，即宏观态出现的几率）之间的关系式为：关系式为：S=klnWS=klnW。S S上式称为玻尔兹曼关系式，上式称为玻尔兹曼关系式，k k=1.3810=1.3810-23-23J/KJ/K称为玻尔兹曼常数。称为玻尔兹曼常数。3.3.熵增加原理：熵增加原理：18651865年，克劳修斯指出：年，克劳修斯指出：“对于任何一个封对于任何一个封闭系统闭系统在一个循环过程中出现的所有熵的代数和，必在一个循环过程中出现的所有熵的代数和，必须为正或在极限情况下等于零。须为正或在极限情况下等于零。”这就是熵增加原理。这就是熵增加原理。熵增加原理揭示了自然过程的不可逆性，或者说运动的熵增加原理揭示了自然过程的不可逆性，或者说运动的转化对于时间、方向的不对称性。转化对于时间、方向的不对称性。自然系统中发生的一切自然过程总是沿着熵增加的方向自然系统中发生的一切自然过程总是沿着熵增加的方向进行。进行。4.4.熵增加原理的意义：熵增加原理的意义：熵是从运动不能转化的一面去量度运熵是从运动不能转化的一面去量度运动转化的能力，它表示着运动转化已经完成的程度，或者说动转化的能力，它表示着运动转化已经完成的程度，或者说是运动丧失转化能力的程度。在没有外界作用的情况下，一是运动丧失转化能力的程度。在没有外界作用的情况下，一个系统的熵越大，就越接近于平衡状态，系统的能量也就越个系统的熵越大，就越接近于平衡状态，系统的能量也就越来越不能供利用了。来越不能供利用了。熵（熵（entropyentropy）举例举例用用2020元人民币在市场公平轻易购得一袋大米，而这袋大元人民币在市场公平轻易购得一袋大米，而这袋大米却不能在市场上轻易地换成米却不能在市场上轻易地换成2020元。元。封闭容器中原被限制在某一局部的气体分子一旦限制取封闭容器中原被限制在某一局部的气体分子一旦限制取消，分子将自由地充满整个容器，但却不能自发地再回缩消，分子将自由地充满整个容器，但却不能自发地再回缩到某个局部。到某个局部。瓷瓶落地成碎片，而碎片却不能自发回复成瓷瓶。瓷瓶落地成碎片，而碎片却不能自发回复成瓷瓶。生米煮成熟饭，熟饭却不能凉干成生米。生米煮成熟饭，熟饭却不能凉干成生米。“宇宙热寂说宇宙热寂说”1867186718671867年年年年在在在在法法法法兰兰兰兰克克克克福福福福举举举举行行行行的的的的第第第第41414141届届届届德德德德国国国国自自自自然然然然科科科科学学学学家家家家和和和和医医医医生生生生联联联联合合合合会会会会议议议议上上上上，克克克克劳劳劳劳修修修修斯斯斯斯他他他他把把把把整整整整个个个个宇宇宇宇宙宙宙宙看看看看做做做做一一一一个个个个孤孤孤孤立立立立的的的的绝绝绝绝热热热热系系系系统统统统，然然然然后后后后把把把把热热热热力力力力学学学学第第第第一一一一定定定定律律律律和和和和第二定律应用于整个宇宙，得出：第二定律应用于整个宇宙，得出：第二定律应用于整个宇宙，得出：第二定律应用于整个宇宙，得出：(1)(1)(1)(1)宇宙的总能量是一个常数；宇宙的总能量是一个常数；宇宙的总能量是一个常数；宇宙的总能量是一个常数；(2)(2)(2)(2)宇宙的熵趋向某一个极大值。宇宙的熵趋向某一个极大值。宇宙的熵趋向某一个极大值。宇宙的熵趋向某一个极大值。这这这这就就就就是是是是后后后后来来来来引引引引起起起起很很很很多多多多争争争争议议议议的的的的“宇宇宇宇宙宙宙宙热热热热寂寂寂寂说说说说”的的的的正正正正式提出。式提出。式提出。式提出。第二类永动机不存在第二类永动机不存在在在在在1856185618561856年的论动力的起源和转变中，开尔年的论动力的起源和转变中，开尔年的论动力的起源和转变中，开尔年的论动力的起源和转变中，开尔文把热力学第二定律和制造一种自动机联系起文把热力学第二定律和制造一种自动机联系起文把热力学第二定律和制造一种自动机联系起文把热力学第二定律和制造一种自动机联系起来，提出：不借助外部动因将热从一物体传递来，提出：不借助外部动因将热从一物体传递来，提出：不借助外部动因将热从一物体传递来，提出：不借助外部动因将热从一物体传递到另一高温物体来制成一个自动机，是不可能到另一高温物体来制成一个自动机，是不可能到另一高温物体来制成一个自动机，是不可能到另一高温物体来制成一个自动机，是不可能的。的。的。的。这种自动机也称为永动机，后来人们把违反热这种自动机也称为永动机，后来人们把违反热这种自动机也称为永动机，后来人们把违反热这种自动机也称为永动机，后来人们把违反热力学第一定律的永动机称作第一类永动机，违力学第一定律的永动机称作第一类永动机，违力学第一定律的永动机称作第一类永动机，违力学第一定律的永动机称作第一类永动机，违反热力学第二定律的永动机称作第二类永动机。反热力学第二定律的永动机称作第二类永动机。反热力学第二定律的永动机称作第二类永动机。反热力学第二定律的永动机称作第二类永动机。热力学第二定律也等价地被表述为：第二类永热力学第二定律也等价地被表述为：第二类永热力学第二定律也等价地被表述为：第二类永热力学第二定律也等价地被表述为：第二类永动机是不存在的。动机是不存在的。动机是不存在的。动机是不存在的。热力学第三定律热力学第三定律 热力学第三定律的建立与低温现象的研热力学第三定律的建立与低温现象的研究直接相关，究直接相关，18481848年汤姆逊提出绝对零年汤姆逊提出绝对零度可能是温度下限的观点，度可能是温度下限的观点，19061906年德国年德国人斯特提出任何物体都不可能冷却到绝人斯特提出任何物体都不可能冷却到绝对零度。对零度。热力学第三定律热力学第三定律 它是热力学的又一条基本规律，它不能由任何其他它是热力学的又一条基本规律，它不能由任何其他物理学定律得出，只能看作由实验事实作出的经验总结。物理学定律得出，只能看作由实验事实作出的经验总结。当时的背景：气体的液化和低温的获得。当时的背景：气体的液化和低温的获得。1818世纪末，荷兰人马伦第一次用高压压缩的方法得到液世纪末，荷兰人马伦第一次用高压压缩的方法得到液态的氨；态的氨；18231823年年法拉第法拉第在研究氯化物的性质时得到液态的氯。在研究氯化物的性质时得到液态的氯。18261826年，他使许多气体的液化。年，他使许多气体的液化。18931893年年1 1月月2020日，日，杜瓦杜瓦（1842-19231842-1923）宣布发明了一种特）宣布发明了一种特殊的低温恒温器殊的低温恒温器-后来叫后来叫杜瓦瓶杜瓦瓶。18981898年他实现了氢年他实现了氢的液化，达到的液化，达到20.4K20.4K。后来又得到固态氢，达到。后来又得到固态氢，达到12K12K。到了到了19世纪下半期，随着低温技术的发展，世纪下半期，随着低温技术的发展，低低温物理学提出了一些新问题，即物体继续冷却下温物理学提出了一些新问题，即物体继续冷却下去会出现一些什么新的性质？温度是否可以无限去会出现一些什么新的性质？温度是否可以无限降低？降低？1912年，德国物理学家能斯特（年，德国物理学家能斯特（1864-1941）进一步提出）进一步提出“绝对零度是不可能达到的绝对零度是不可能达到的”热热力学第三定律。力学第三定律。2.4 分子运动论的发展分子运动论的发展 古代的分子运动论古代的分子运动论 分子运动论是热学的一种微观理论分子运动论是热学的一种微观理论.它基于以下两个基它基于以下两个基本概念：本概念：物质是大量分子和原子组成的；热现象是这物质是大量分子和原子组成的；热现象是这些分子做无规则运动的一种表现。些分子做无规则运动的一种表现。这些概念起源很早，这些概念起源很早，2000多年前的中国和希腊多年前的中国和希腊,都有人提出物质由原子组成都有人提出物质由原子组成的假说。认为万物是由原子组成，不同的原子组成了的假说。认为万物是由原子组成，不同的原子组成了世界上不同的物质世界上不同的物质,而原子在不停的运动着。而原子在不停的运动着。德莫克德莫克里特（公元前里特（公元前460-前前371）：认为物质皆由各种：认为物质皆由各种不同微粒组成。不同微粒组成。虽然这些概念只是哲学上的主张，虽然这些概念只是哲学上的主张，但对后来的分子运动论的发展起了启示和指引的作用。但对后来的分子运动论的发展起了启示和指引的作用。一、早期的动理论一、早期的动理论 在在17世纪和世纪和18世纪世纪,出现了一些比古代原子出现了一些比古代原子论进一步的但还只是定性的分子运动论假说。论进一步的但还只是定性的分子运动论假说。1658年，伽森第以分子运动论的观点解释了年，伽森第以分子运动论的观点解释了物质的气、液物质的气、液、固三态的区别；、固三态的区别；1678年胡克又以气体分子不断碰撞器壁的结年胡克又以气体分子不断碰撞器壁的结果，解释了产生气体压强的来由。果，解释了产生气体压强的来由。1738年，瑞士物理学家伯努利在他的液年，瑞士物理学家伯努利在他的液体动力学一书中，发展了这种假说，从分子运体动力学一书中，发展了这种假说，从分子运动论的角度出发，也同样得出气体压强与所占体动论的角度出发，也同样得出气体压强与所占体积成反比的玻意耳定律，并且指出，这个定律在积成反比的玻意耳定律，并且指出，这个定律在必须考虑分子本身所占体积的情况下，需要加以必须考虑分子本身所占体积的情况下，需要加以修正。修正。俄国学者罗蒙诺索夫在俄国学者罗蒙诺索夫在