熱力學如何學習?了解熱力學的所有知識，這是一門探索熱量與其他形式能量之間關系的科學。HighMark可以進行專業的羅格斯大學課程同步輔導哦!

一、關于熱力學

熱力學是物理學的一個分支，研究熱能與其他形式能量之間的關系。特別是，它描述了熱能如何轉換成和轉換成其他形式的能量，以及熱能如何影響物質。

根據肯塔基大學的說法，熱能是物質或系統因其溫度而具有的能量，換句話說，是運動或振動的分子的能量。密蘇里南方州立大學物理學教授大衛-麥基(David McKee)告訴《生活科學》。"我們在熱力學中研究的系統......由大量原子或分子以復雜的方式相互作用組成。但是，如果這些系統符合正確的標準，也就是我們所說的平衡，就可以用極少量的測量值或數字來描述它們。這通常被理想化為系統的質量、系統的壓力和系統的體積，或其他一些等效的數字集合。

熱力學關注物質的若干特性，其中最重要的是熱。根據佐治亞州立大學的說法，熱量是物質或系統之間由于溫度差而傳遞的能量。作為能量的一種形式，熱是守恒的--它不能被創造或毀滅。但是，它可以從一個地方轉移到另一個地方。熱量還可以轉換成或轉換成其他形式的能量。例如，蒸汽渦輪機可以將熱能轉化為動能，從而驅動發電機將動能轉化為電能。燈泡可以將電能轉化為電磁輻射(光)，當電磁輻射被表面吸收時，又會轉化為熱能。在整個過程中，部分能量會因熵而損失。

二、溫度

據佐治亞州立大學稱，物質傳遞的熱量取決于該物質運動的速度和原子或分子的數量。原子或分子運動得越快，溫度就越高，運動的原子或分子越多，傳遞的熱量就越大。

根據《美國傳統詞典》，溫度是 "物質樣本中粒子平均動能的度量，用標準刻度上指定的單位或度數表示"。最常用的溫標是攝氏溫標，它以水的冰點和沸點為基礎，指定的數值分別為 0 攝氏度和 100 攝氏度;華氏溫標也以水的冰點和沸點為基礎，指定的數值分別為華氏 32 度和華氏 212 度。

然而，根據蘇格蘭國家圖書館的說法，全世界的科學家都使用以威廉-湯姆森(William Thomson)命名的開爾文(K，沒有度數符號)刻度，因為它基于總熱能，而不是水的冰點和沸點。不過，開爾文標度是從絕對零度開始的，在這個溫度下完全沒有熱能，所有分子運動都停止了。0 K 的溫度等于負 459.67 F 或負 273.15 C。

三、具體熱量

Wolfram Research 將一定質量的物質溫度升高一定量所需的熱量稱為比熱或比熱容。其傳統單位是每克每開爾文卡路里。卡路里被定義為將 1 克 4 攝氏度的水的溫度提高 1 度所需的熱能。

金屬的比熱幾乎完全取決于樣品中原子的數量及其結合方式，而不是樣品的質量。例如，一公斤鋁吸收的熱量是一公斤鉛的七倍。然而，根據東南路易斯安那大學的研究，由于水分子之間存在強大的結合力，一定質量的水所吸收的熱量幾乎是同等質量鋁的五倍。

四、導熱性

根據 Debdatta Ratna 的《熱固性塑料》(Woodhead Publishing limited，2012 年)，導熱率(k)是 "熱量通過特定材料某一截面的速率"。根據斯沃斯莫爾學院的說法，k 的單位是每開爾文 (K) 每米 (m) 瓦 (W)。銅和銀等金屬的 k 值相對較高，分別為 380 和 420 W/m-K。這種特性使這些材料成為汽車散熱器和計算機芯片冷卻片的有用材料，因為它們可以快速帶走熱量并與環境交換。根據 2009 年發表在《材料》雜志上的一項研究，天然物質中 k 值最高的是鉆石，為 2,200 W/m-K。

其他材料之所以有用，是因為它們是極差的熱導體;這種特性被稱為熱阻或 R 值，它描述了熱量通過材料傳播的速度。這些材料，如玻璃纖維、鵝絨和泡沫塑料，可用于建筑外墻的隔熱、冬季外套和保溫咖啡杯。根據開源教科書 OpenStax，R 值的單位是平方英尺乘以華氏度乘以每英制熱量單位的小時數(ft2-°F-h/Btu)。

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