Termodynamiikka

Termodynamiikka on haara fysiikan , joka käsittelee riippuvuutta fysikaaliset ominaisuudet , että kehon on lämpötila , ilmiöitä esiintyy jossa lämmönvaihtimia , ja muutos energian eri muotojen välillä.

Termodynamiikkaa voidaan lähestyä kahdella eri ja toisiaan täydentävällä lähestymistavalla: fenomenologisella ja tilastollisella .

Fenomenologisen tai klassisen termodynamiikan on tehty lukuisia kehityksestä jälkeen XVII th  luvulla. Se perustuu makroskooppisiin näkökohtiin, jotta voidaan luoda pienempi määrä periaatteita ja lakeja, jotka johtuvat kokeellisista havainnoista.

Tilastollinen termodynamiikka, joka kehittyi keskellä XIX th  luvulla, perustuu sen näkökohdat molekyyli- sekä laskettaessa todennäköisyydet levitetään suuri määrä hiukkasia. Se pyrkii analysoimaan aineen rakennetta ja luomaan yhteyden sen ominaisuuksien ja fenomenologisen termodynamiikan periaatteiden välille.

Tutkimus ideaalikaasua ja että lämpö koneita , jotka vaihto energiaa ulkopuolelta muodossa työn ja lämpöä , on keskeinen asema termodynamiikan: he ovat voitu kehittää lukuisia koneita ja teollisuuden menetelmiä., Ja tarjoillaan kemian, astrofysiikan ja monien muiden tieteenalojen tärkeiden löytöjen perustana.

Historia

Kuuma ja kylmä käsitykset ovat aina olleet olemassa, mutta tämä on todella vasta XVIII nnen  vuosisadan että käsite lämmön tieteiden. Vuonna 1780 Pierre Simon de Laplace ja Antoine Laurent de Lavoisier kirjoittivat siten yhdessä: "Mikä tahansa syy, joka aiheuttaa lämmön tunteen, se on altis lisääntymiselle ja vähenemiselle, ja tästä näkökulmasta se voidaan laskea. Näyttää siltä, ​​että muinaisilla ei ollut ajatusta mitata sen suhteita, ja vasta viime vuosisadalla kuvitellaan keino saavuttaa se. " . Aluksi keskityttiin lämmön ja lämpötilan käsitteitä, The fenomenologinen termodynamiikan on huolissaan siitä lopulla XVIII nnen  vuosisadan määritellä eri energiamuotojen sisällyttää siirrot eri muotojen ja selittää vaikutusta näiden siirtojen fysikaalisiin ominaisuuksiin aineen. Pääasiassa kokeisiin perustuvaa sitä täydennetään XIX -  luvulta lähtien tilastofysiikan panoksilla, jotka aineen atomiteoriaan , kvanttifysiikkaan ja tehokkaisiin matemaattisiin työkaluihin perustuen antavat sille vankan teoreettisen perustan, joka mahdollistaa sen erityisesti ymmärtää tiettyjen muutosten peruuttamattomuuden käsite tai jopa aineen käyttäytyminen äärimmäisissä paine- tai lämpötilaolosuhteissa.

Termodynamiikan peruskäsitteiden ilmeinen yksinkertaisuus, sen soveltamisalojen valtavuus ja sen synnyttämien teoreettisten tutkimusten syvyys ovat kiehtoneet monia tutkijoita ja erityisesti saaneet Albert Einsteinin julistamaan:

"Teoria on sitäkin vaikuttavampi, kun sen perustukset ovat yksinkertaiset, se liittyy useisiin aloihin ja sen soveltamisala on laaja. Siksi klassinen termodynamiikka antaa minulle niin voimakkaan vaikutelman. On ainoa fyysinen teoria, joka on universaalia olen vakuuttunut siitä, että niin kauan kuin sen peruskäsitteet ovat voimassa, sitä ei koskaan syytetä. "

Ihanteelliset kaasut: fenomenologiasta tilastoihin

Tutkimus ideaalikaasua ja niiden käyttäytymistä, kun heidän lämpötila, paine tai tilavuus vaihtelee on yksi tärkeimmistä historiallisia perusteita termodynamiikan. Sen avautuminen antaa kuvan tälle tieteelle kehitetyistä kokeellisista menetelmistä sekä fenomenologisen ja tilastollisen termodynamiikan välisestä yhteydestä.

Löytöjä ja fenomenologisia menetelmiä

1662, Irlannin fyysikko Robert Boyle kokeellisesti osoittaa lämpötila ylläpidetään kaasu täyttää seuraavat suhdetta sen paineen ja sen tilavuus  : . Tämä on Boyle-Mariotten laki , joka määrittää kaasujärjestelmän isotermisten muutosten tulokset . P{\ displaystyle P}V{\ displaystyle V}PV=vakio{\ displaystyle PV = {\ teksti {vakio}}}

Vuonna 1787 Ranskan fyysikko Jacques Charles osoittaa, että kaasun vakiopaineessa täyttää seuraavat suhdetta tilavuuden ja lämpötilan  : . Tämä on Charlesin laki , joka vahvistaa kaasujärjestelmän isobaaristen muutosten tulokset . V{\ displaystyle V}T{\ displaystyle T}V/T=vakio{\ displaystyle V / T = {\ teksti {vakio}}}

Vuonna 1802 ranskalainen fyysikko Joseph Louis Gay-Lussac osoittaa, että vakiotilavuusvirralla kaasun täyttää seuraavat suhdetta sen paine ja lämpötila  : . Tämä on Gay-Lussacin laki , joka vahvistaa kaasujärjestelmän isokooristen muutosten tulokset . P{\ displaystyle P}T{\ displaystyle T}P/T=vakio{\ displaystyle P / T = {\ teksti {vakio}}}

Vuonna 1811 italialainen fyysikko Amedeo Avogadro osoitti, että sama määrä erilaisia ihanteellisia kaasuja samassa lämpötilassa ja paineolosuhteissa sisältää saman määrän molekyylejä . Tämä on Avogadron laki .

Ja vuonna 1834 ranskalainen fyysikko Emile Clapeyron esitti ihanteellisten kaasujen lain , joka syntetisoi neljä edeltävää lakia ja yhdistää niiden välillä neljä tilamuuttujaa, jotka ovat aineen paine , tilavuus , lämpötila ja aineen määrä ( moolien lukumäärä ). termodynaaminen järjestelmä, joka koostuu ihanteellisesta kaasusta: P{\ displaystyle P}V{\ displaystyle V}T{\ displaystyle T} ei{\ displaystyle n}

PV=eiRT{\ displaystyle PV = nRT}

missä on ihanteellinen kaasuvakio , joka on yhtä suuri kuin 8,314 462 1  J / (mooli · K) . R{\ displaystyle R}

Tähän tulokseen johtaneet kokeet käyttävät samaa menetelmää: fyysikko jäädyttää kaksi muuttujaa tutkimaan kahden muun välisiä yhteyksiä. Boyle näin jäädytti ja tutkia yhteyksiä ja Charles sekä opiskelemaan ja , Gay-Lussac ja opiskelemaan ja sekä Avogadro sekä opiskelemaan ja . ei{\ displaystyle n}T{\ displaystyle T}P{\ displaystyle P}V{\ displaystyle V}ei{\ displaystyle n}P{\ displaystyle P}V{\ displaystyle V}T{\ displaystyle T}ei{\ displaystyle n}V{\ displaystyle V}P{\ displaystyle P}T{\ displaystyle T}P{\ displaystyle P}T{\ displaystyle T}V{\ displaystyle V}ei{\ displaystyle n}

Atomiteoria ja tilastofysiikka

Näiden fenomenologisten tutkimusten kehittämisen rinnalla aineen atomiteoria edistyi huomattavasti etenkin brittiläisen John Daltonin sysäyksenä , joka jo vuonna 1803 hahmottaa tarkan teorian aineen atomirakenteesta , selittää kemialliset reaktiot atomien välisellä vuorovaikutuksella ja luo perustan alkuaineiden jaksolliselle taulukolle ja skotlannille Robert Brownille, joka kuvasi Brownin liikettä vuonna 1827.

Termodynaamiset tutkijat käyttävät tuloksiaan ja vastaavia menetelmiä tieteenalan tilastollisen lähestymistavan luomiseen: saksalainen fyysikko Rudolf Clausius vuonna 1850 keksi termin "entropia", määritteli vastaavan tilamuuttujan tilastollisen alkuperän määräksi ja totesi, josta tulee moderni muotoilu termodynamiikan toisen periaatteen. Muutama vuosi myöhemmin skotlantilainen James Clerk Maxwell ja itävaltalainen Ludwig Boltzmann laativat Maxwell-Boltzmann-tilaston, joka määrittää hiukkasten jakautumisen eri energiatasojen välillä. Amerikkalainen amerikkalainen Willard Gibbs toimi 1870-luvulla sekä klassisessa termodynamiikassa että tilastollisessa lähestymistavassaan: hän määritteli vapaan entalpian , kemiallisen potentiaalin , varianssin käsitteen ja sen laskentakaavan sekä termin "tilastollinen mekaniikka". ”Vastaavilla tilastollisilla käsitteillä ( kanoniset , mikrokanoniset ja suurkanoniset joukot ), joita on edelleen käytetty siitä lähtien.

Heidän työnsä johtaa erityisesti kaasujen kineettiseen teoriaan , joka tukee fenomenologisen lähestymistavan tuloksia selittämällä kahden perustilan muuttujan luonteen ja alkuperän: lämpötila, joka mittaa Brownin liikkeellä sekoitettujen molekyylien tilastollista kineettistä energiaa, ja paine, joka syntyy molekyylien tilastollisista iskuista kaasun sisältävän astian seinälle. Tämä teoria selittää edelleen, miksi fenomenologisen termodynamiikan luomia kaavoja voidaan soveltaa vain suhteellisen pieniin paineisiin.

Tämä makroskooppisen ja mikroskooppisen lähestymistavan välinen täydentävyys on tärkeä ominaisuus termodynamiikalle, joka ei ole vain tiede energianmuutoksista, vaan myös mittakaavan muutoksista.

Lämpökoneet: lämmön ominaisuuksien ymmärtäminen ja käyttö

Lämmön ja lämpötilan käsitteet ovat välttämättömiä termodynamiikassa. Monet tämän tieteen edistysaskeleet perustuvat lämpötilasta ja sen muutoksista riippuvien ilmiöiden tutkimiseen.

Lämpö ja lämpötila

Jokaisella on intuitiivinen tieto lämpötilan ja lämmön käsitteestä: keho on kuuma tai kylmä sen mukaan, onko sen lämpötila korkeampi vai matalampi. Mutta tarkka tieteellinen määritelmä näistä käsitteistä ei ole voitu osoittaa vasta puolet XIX : nnen  vuosisadan.

Yksi klassisen termodynamiikan suurimmista menestyksistä on kehon absoluuttisen lämpötilan määritteleminen, mikä johti Kelvin- asteikon luomiseen . Tämä antaa teoreettinen minimi lämpötila voimassa kaikissa elimissä: nolla kelvin tai -273,15  ° C: ssa . Se on absoluuttinen nolla, jonka käsite ilmestyy ensimmäisen kerran vuonna 1702 ranskalaisen fyysikon Guillaume Amontonsin kanssa ja jonka muodosti vuonna 1848 William Thomson , joka tunnetaan paremmin nimellä Lord Kelvin.

Lämpöä oli vaikeampaa määritellä tieteellisesti. Vanha teoria, jota puolustaa erityisesti Lavoisier , johtuu erityisestä nesteestä (näkymättömästä, käsittelemättömästä tai melkein) lämmöstä, kalorista , joka kiertää kehosta toiseen. Mitä kuumempi keho, sitä enemmän kaloreita se sisältää. Tämä teoria on väärä siinä mielessä, että kaloripitoisuutta ei voida identifioida säilyneen fyysisen määrän kanssa. Tilastollinen termodynamiikka on mahdollistanut lämmön määrittelemisen häiriöttömän energian siirtymänä järjestelmästä ulkoiseen ympäristöön: järjestelmän lämpöenergia vastaa Brownin liikkeen mukaisesti liikkuvien molekyylien kineettistä energiaa satunnaisesti. Siirretyn energian sanotaan olevan häiriintynyt mikroskooppisella tasolla, toisin kuin tilattu energian siirto makroskooppisella tasolla, joka saavutetaan työn avulla .

Lämpökoneet

Klassisella termodynamiikalla on ollut monia menestyksiä, kuten tiede lämpökoneista tai tiede tulen sytytysvoimasta .

Lämpö voidaan tuottaa makroskooppisten kappaleiden välisellä kitkalla: esi-isätekniikat tulen tuottamiseksi kahden puukappaleen kitkalla tai kahden kiven välisellä iskulla osoittavat, että tämä ominaisuus on ollut tiedossa ihmiskunnalle jo kauan.

Päinvastoin, lämpö voi laukaista makroskooppiset kappaleet. Tämän liikkeen luomiseen ja hyödyntämiseen tähtääviä järjestelmiä kutsutaan palokoneiksi tai lämpökoneiksi. Nämä koneet pysyvät liikkeessä niin kauan kuin lämpötilaero kuuman osan ja kylmän osan välillä on olemassa.

Sadi Carnot aloitti nykyaikaiset tutkimukset lämpökoneista perustustyössä: Heijastuksia tulen sytytysvoimasta ja koneista, jotka soveltuvat tämän voiman kehittämiseen ( 1824 ). Carnot'n kierto , tutkittu tässä väitöskirja , edelleen tärkein esimerkki teoreettinen tutkimus näistä koneita, jotka muuttavat lämpöenergiaa osaksi työtä seuraamalla sykli neljän palautuvia vaihetta. Sadi Carnot laskee teoreettinen huipputeho lämpö koneita, joissa todellinen koneita voidaan verrata kautta suorituskykyä ja kuvataan käytettyjen periaatteiden koska monissa koneissa: Lämpövoimamoottoreilla , lämpöpumput , ilmastointilaitteet ja voiteluaineet , tai höyryä ja kaasua turbiinit . Tässä opinnäytetyössä hahmoteltiin myös peruuttamattomuuden käsite , joka on toisen termodynamiikan periaatteen perusta.

Lämmöstä liikkeeseen

Lämpökoneiden tutkimus on monien tärkeiden sovellusten, kuten lämpömoottoreiden tai höyryturbiinien, perusta, ja se on auttanut ymmärtämään paremmin tiettyjä luonnonilmiöitä, erityisesti sääilmiöitä.

Tässä osassa esitetään joitain esimerkkejä siitä, missä lämpövoima (tai tulivoima) saa aineen liikkeelle.

• Palava kynttilä laukaisee sen ympärillä olevan ilman liikkeelle. Updraft luodaan yläpuolella liekin . Se uudistuu ikuisesti alhaalta tulevasta kylmän ilman virrasta. Se on konvektiovirta .
• Tulessa olevan kattilan vesi alkaa liikkua kuin ilma kynttilän yläpuolella ja kuten kaikki nesteet riittävän kuumien pintojen yläpuolella. Jos laitat kannen päälle, tapahtuu uusi ilmiö: höyry nostaa kantta, joka sitten putoaa nostettavaksi uudestaan ​​ja uudestaan, kunnes tuli tai vesi loppuu, ja siten höyryn muodostuminen. Keksintö on höyry moottorit voitaisiin yhdistää tämä yksinkertainen havainto. Jos vaihdat kannen sylinterin mäntään , saat mäntäjärjestelmän, joka voidaan työntää höyryllä tai muulla kaasulla pitkän iskun aikana ja joka on moottorin perusta. Höyrykoneita ja lämpömoottoreita ei aina rakenneta männän ja sylinterin periaatteella, mutta muut ratkaisut eivät ole kovin erilaisia. Siksi voimme ajatella, että kattilan kannen kokemus on kaikkien näiden moottoreiden keksintöjen lähtökohta.
• Miehet tiesivät höyryturbiinista kauan ennen Sadi Carnotin työtä . Yksi ensimmäisistä saavutuksista oli eolipyle, joka koostuu akselilla pyörivästä metallipallosta. Pallossa oleva vesi lämmitetään alhaalta: se tuottaa kaksi tangentiaalista ja vastakkaista höyrysuihkua, jotka panevat pallon liikkeelle. Tätä järjestelmää ei tuskin parannettu ennen nykyaikaa. Nykyiset suihkumoottorit ( kaasuturbiinit ) toimivat suurelta osin samalla periaatteella kuin tämä turbiinin esi-isä .
• Tulen sysäysvoimaa on kehitetty paljon aseiden valmistamista varten. Ampuma-aseessa, ammuksen (luoti, kuori tai muu) työnnetään piipun erittäin nopea laajentuminen erittäin kuuman kaasun tuottaman palamisen on jauheen tai minkä tahansa muun räjähtäviä . Tynnyri muodostaa sylinterin , joka kiertää ammuksen, jolla on männän rooli.
• Maan n ilmakehässä on asetettu liikkeelle lämpöä Sun  : erot lämpötila maanpinnan ja ilmakehän luoda paine-eroja, jotka tuottavat tuuli . Tuulen voima on siis myös tulivoiman muoto.

  • Aeolipyle on Heron Aleksandrialainen  : esi Höyryturbiinien.

  • Tyypillinen lämpökone: lämpö siirtyy kuumasta kylmään ja syntyy työtä.

  • Ampuma-aseen periaate: Jauheen polttamisen aiheuttama räjähdys heittää luotin nopeasti tynnyriin.

  • Ilman, maan ja meren lämpötilaerojen aiheuttama merituuli kääntyy päivän ja yön välillä.

  Tyypillinen termodynaaminen järjestelmä

  Tyypillinen systeemi on osajoukko maailmankaikkeuden koostuu suuren määrän hiukkasia. Tämän järjestelmän tutkimista varten termodynamiikka on kiinnostunut kokonaisominaisuuksista eikä kunkin hiukkasen tai hiukkasten osajoukon yksilöllisestä käyttäytymisestä. Sen vuoksi on tarpeen luoda ja syyn makroskooppisten määrien, kuten lämpötila , paine tai entropia , jotka tekevät makroskooppinen kuvaus aineen yhtenäinen .

  Termodynaamisen järjestelmän keskeiset ominaisuudet määritellään seuraavasti:

  • järjestelmä on makroskooppinen: se käsittää hyvin suuren määrän hiukkasia (tyypillisesti ainakin lähellä Avogadron lukua );EIAT{\ displaystyle N _ {\ text {A}}}
  • järjestelmä on puhdas tai seos riippuen siitä, koostuuko se identtisistä hiukkasista vai ei;
  • järjestelmä on homogeeninen tai heterogeeninen riippuen siitä, muodostuuko se yhdestä vaiheesta vai ei.

  Järjestelmä määritellään tarkemmin sen suhteissa ympäristöön, ja se voi olla esimerkiksi:

  • eristetty, jos siirtoa ympäristön kanssa ei tapahdu;
  • suljettu, jos se ei vaihda ainetta ympäristön kanssa;
  • auki, jos se ei ole eristetty eikä suljettu.

  Tutkimme yleensä suljettuja homogeenisia järjestelmiä, jotta voimme sitten pyrkiä yleistämään tulokset monimutkaisemmille järjestelmille.

  Termodynaamisen järjestelmän hyvin yleinen määritelmä antaa mahdollisuuden suunnitella ja tutkia niitä kaikenkokoisina: tällainen järjestelmä voi todellakin koostua muutamasta kuutiosenttimetristä kaasua tai muutamasta grammasta kiinteää ainetta, mutta se voi ulottua myös maailmankaikkeuteen. Tämä on mitä sallitaan Clausiuksen puolivälissä XIX : nnen  vuosisadan sanoa, että: "energia maailmankaikkeus on vakio ja entropia maailmankaikkeuden pyrkii kohti enintään."

  Termodynaamisen järjestelmän karakterisointi

  Edustus

  Kun määritetään muuttujat, joiden avulla järjestelmä voidaan karakterisoida, tehdään "järjestelmän esitys".

  Varianssi

  Järjestelmän varianssi määritellään intensiivisten riippumattomien muuttujien enimmäismääräksi, jonka kokeilija voi korjata rikkomatta järjestelmän tasapainoa. Se voidaan laskea Gibbsin säännöllä .

  Esimerkiksi ihanteellisen kaasun varianssi on 2: kokeilija voi vapaasti valita paineen ja lämpötilan arvot.

  Intensiiviset ja laajat muuttujat

  Tilamuuttujat ovat muuttujia, jotka määrittävät, joka yksinkertaisesti asetetaan arvo rekonstruoida täsmälleen samaan järjestelmään. Näistä fysikaalisista määristä erotetaan laaja ja intensiivinen muuttuja .

  Tilamuuttuja on laaja, kun sen arvo koko järjestelmälle on sen osien arvojen summa. Suuret määrät ovat verrannollisia järjestelmän materiaalimäärään. Sanomme myös, että laaja muuttuja on homogeeninen muuttuja asteen 1 suhteen aineen määrään.

  Pääasiassa laaja käytetyt muuttujat termodynamiikan ovat: tilavuus (huomattava ja mitataan kuutiometreinä , symboli m 3 ), massa ( vuonna kilogrammoina , kg), The aineksen määrän ( vuonna mol , moolia) tai partikkelien lukumäärään tietty laji (merkitty , dimensioton), sisäinen energia ( , jouleina , J) ja entropia ( jouleina per kelvini , J / K) tai entalpia ( jouleina, J). V{\ displaystyle V}m{\ displaystyle m}ei{\ displaystyle n}EI{\ displaystyle N}U{\ displaystyle U}S{\ displaystyle S}H{\ displaystyle H}

  Tilamuuttuja on intensiivinen, kun homogeenisessa järjestelmässä sen arvo on sama koko järjestelmälle ja kullekin sen osalle, riippumatta materiaalin määrästä järjestelmässä. Sanomme myös, että intensiivimuuttuja on homogeeninen muuttuja, jonka aste on 0 aineen määrän suhteen.

  Tärkein intensiivinen käytetyt muuttujat termodynamiikan ovat: paine ( mitattuna pascaleina , symboli Pa), absoluuttinen lämpötila ( vuonna kelvineinä , K), viskositeetti (mitattuna pascaleina sekuntia , Pa s), tai jopa massan tilavuus ( kiloina kuutiometriä, kg / m 3 ) ja energia tilavuus- tai massayksikköä kohti (jouleina kuutiometriä tai kilogrammaa kohti). P{\ displaystyle P}T{\ displaystyle T}ρ{\ displaystyle \ rho}

  Tasapaino ja muutos

  Järjestelmä on termodynaamisessa tasapainossa, jos se on samanaikaisesti termisessä , mekaanisessa ja kemiallisessa tasapainossa .

  Termodynamiikan tavoitteena on luonnehtia järjestelmän tilan muutosta alkamisajan ja lopullisen ajan välillä, mikä vastaa kahta tasapainotilaa.

  Tällä muunnoksella voi olla erilaisia ​​ominaisuuksia, mukaan lukien:

  • isobaarinen (järjestelmän vakiopaineessa);
  • isokoorinen (vakiotilavuudessa);
  • isoterminen (vakiolämpötilassa);
  • adiabaattinen (ilman lämmönvaihtoa ulkopuolen kanssa).

  Se voi myös olla syklinen tai ei, palautuva tai ei, lopulta se voi olla äkillinen tai lähes staattinen .

  Kvasi-staattiset muunnokset ovat termodynamiikassa perustavanlaatuisia: siirtyminen alkutilasta lopputilaan tapahtuu riittävän hitaasti, jotta järjestelmän tilamuuttujien voidaan katsoa kehittyvän jatkuvasti ja pysyvän järjestelmässä homogeenisina prosessoinnin aikana. Sitten järjestelmä käyttäytyy kulkemaan peräkkäin tasapainotiloja hyvin lähellä toisiaan. Sitten on mahdollista soveltaa siihen erilaisia ​​termodynamiikan periaatteita ja käyttää äärettömän pienen laskennan ja todennäköisyyksien työkaluja , kuten suurten lukujen lakia , sen ennustamiseen.

  Tämä menetelmä on niin tärkeä, että jotkut määrittelevät termodynamiikan tieteenä suurten järjestelmien muuttamisesta tasapainoksi.

  Termodynamiikan periaatteet

  Termodynamiikka perustuu neljään periaatteeseen, jotka täydentävät massan säilyttämisen periaatetta  :

  • nolla periaate koskee käsite lämpötasapainossa  ;
  • ensimmäinen periaate (vastaavuusperiaate) liittyy konservatiivisen luonteen energian  ;
  • Toinen periaate (Carnot periaate) vahvistaa käsite peruuttamattomuuden ja käsite entropian  ;
  • kolmas periaate (Nemstin n periaate) on vihdoin kiinnostunut ominaisuuksien asian naapurustossa absoluuttista nollapistettä .

  Ensimmäinen ja toinen periaate ovat perustavanlaatuisia. Muut periaatteet (0 ja 3) voidaan päätellä periaatteista 1 ja 2 sekä tilastollisen fysiikan kaavoista.

  Termodynamiikan ensimmäinen periaate

  Ensimmäinen periaate termodynamiikan tekee mahdolliseksi tutkia siirrot ja muunnokset energian välillä alkutilassa (I) ja lopullinen tila (F). Hän vahvistaa, että eristetyn järjestelmän kokonaisenergia säilyy kaikissa järjestelmän muunnoksissa.

  Osavaltiot

  Mille tahansa termodynaamiselle järjestelmälle voimme määrittää vakiona funktion , jota kutsutaan sisäiseksi energiaksi ja jolla on seuraavat ominaisuudet: U{\ displaystyle U}

  • U{\ displaystyle U}on tilafunktio (se riippuu vain muunnoksen alkutilasta ja lopputilasta). Se kuvataan tarpeellisilla ja riittävillä muuttujilla;
  • U{\ displaystyle U} on laaja;
  • U{\ displaystyle U} pitää eristetyssä järjestelmässä.

  Alku- ja lopputilan välillä olevan äärettömän pienen muutoksen aikana suljetun järjestelmän sisäisen energian vaihtelu varmistaa: ΔU{\ displaystyle \ Delta U}

  dEvs.+dEs+dU=5W+5Q{\ displaystyle \ mathrm {d} E _ {\ mathrm {c}} + \ mathrm {d} E _ {\ mathrm {p}} + \ mathrm {d} U = \ delta W + \ delta Q}

  tai:

  • dEvs.{\ displaystyle \ mathrm {d} E _ {\ mathrm {c}}}tarkoittaa kineettisen energian muutosta  ;
  • dEs{\ displaystyle \ mathrm {d} E _ {\ mathrm {p}}}ulkoisen potentiaalienergian vaihtelu ;
  • 5W{\ displaystyle \ delta W} ulkoisen ympäristön voimien työ järjestelmässä (johdannainen on osittainen, koska on olemassa useita mahdollisia polkuja);
  • 5Q{\ displaystyle \ delta Q} järjestelmän ulkopuolisesta ympäristöstä vastaanotetun lämmön määrä (johdannainen on osittainen, koska on olemassa useita mahdollisia polkuja).
  Ensimmäisen periaatteen selitys

  Ensimmäinen periaate termodynamiikan tai periaatetta säästö, todetaan, että energia on aina säilytetty. Toisin sanoen eristetyn järjestelmän kokonaisenergia pysyy vakiona. Siellä tapahtuvat tapahtumat johtavat vain tiettyjen energiamuotojen muutokseen muihin energiamuotoihin. Siksi energiaa ei voida tuottaa ex nihilo  ; sitä on luonnossa muuttumattomana määränä. Se voidaan siirtää vain järjestelmästä toiseen. Emme luo energiaa, vaan muunnamme sen.

  Tämä periaate on myös yleinen laki kaikille fysikaalisille teorioille (mekaniikka, sähkömagnetismi, ydinfysiikka ...). Emme ole koskaan löytäneet pienintäkään poikkeusta, ja Noetherin lauseesta tiedämme, että energiansäästö liittyy läheisesti aika-ajan rakenteen yhtenäisyyteen. Se liittyy Lavoisier'n tukemaan periaatteeseen  : "  Mitään ei menetetä, mitään ei luoda, kaikki muuttuu  ".

  Termodynamiikan toinen periaate

  Ensimmäinen periaate kieltää kaiken energianmuodostuksen, mutta sallii kaikki muut, erityisesti kaikki, jotka ovat palautuvia ja kunnioittavat energiansäästöä. Kokeilijat pystyivät kuitenkin monissa tapauksissa havaitsemaan, että tietyt transformaatiot eivät olleet palautuvia: esimerkiksi vesipitoisesta laimennusainepisarasta ei koskaan tule enää pisaraa väriainetta. Tämän peruuttamattomuuden selittämiseksi tarvitaan toinen periaate: termodynamiikan toinen periaate määrittelee uuden tilamuuttujan, entropian .

  Osavaltiot

  On olemassa funktio nimeltä entropia, kuten: S{\ displaystyle S}

  • S{\ displaystyle S} on laaja;
  • S{\ displaystyle S} on tilan funktio tasapainossa
  • suljetun järjestelmän kehityksen aikana järjestelmän entropia tyydyttää seuraavan eriarvoisuuden vaihtopisteissä:
  dS≥(5QT)xj{\ displaystyle \ mathrm {d} S \ geq \ vasen ({\ frac {\ delta Q} {T}} \ oikea) _ {x_ {j}}}

  tai:

  • dS{\ displaystyle \ mathrm {d} S} merkitsee muutosta entropiassa (J / K);
  • 5Q{\ displaystyle \ delta Q} vastaanotettu lämpö (J);
  • T{\ displaystyle T} lämpötila (K);
  • xj{\ displaystyle x_ {j}} vaihtopisteet.

  Huomaa: kun suurin entropia saavutetaan, lämpötila on sama kaikkialla järjestelmässä.

  Toisen periaatteen selitys

  Toinen periaate termodynamiikan , tai periaatteen evoluution järjestelmiä, vahvistaa hajoamisen energia energian järjestelmän väistämättä ja spontaanisti kulkee konsentroitiin ja mahdolliset lomakkeet hajanainen ja kineettinen muodot (kitka, lämpö,  jne. ). Hän esittelee siten muunnoksen peruuttamattomuuden käsitteen ja entropian. Hän väittää, että eristetyn järjestelmän entropia kasvaa tai pysyy vakiona.

  Tätä periaatetta tulkitaan usein "häiriön mittana" ja mahdottomana siirtyä "häiriöstä" "järjestykseen" ilman ulkopuolista puuttumista. Tämä tulkinta perustuu informaatioteoriaan ja Claude Shannonin ja laajuus "tieto" tai Shannonin entropia . Tällä periaatteella on tilastollinen alkuperä  : toisin kuin ensimmäisessä periaatteessa, ainetta hallitsevat mikroskooppiset lait sisältävät sen vain implisiittisesti ja tilastollisesti.

  Toisella periaatteella on hyvin monia tulkintoja ja vaikutuksia, jotka ovat vuosien ja löydösten johdosta johtaneet yli 20 eri muotoiluun.

  Termodynamiikan nolla periaate

  Osavaltiot

  Jos kaksi järjestelmää on termisessä tasapainossa kolmannen kanssa, niin ne ovat myös yhdessä lämpötasapainossa.

  Nollaperiaatteen selitys

  Nolla periaate termodynamiikan koskee lämpötilan ja käsite terminen tasapaino. Se on pohjan termometriadiagrammi : se vahvistaa, että lämpötila on havaittavia määriä , ja että näin ollen on mahdollista mitata sen verrattuna, siis suunnitella lämpömittarit .

  Kolmas termodynamiikan periaate

  Osavaltiot

  Kolmas periaate todetaan, että entropia S termodynaamisen järjestelmän sisäinen tasapaino lähestyy universaali vakio S0, kun absoluuttinen lämpötila T lähestyy nollaa. Vaihtoehtoisesti voimme sanoa, että S → S0 tilassa, jossa määrä pyrkii olemaan 0, missä {e} edustaa lopullisten muuttujien kokonaisjoukon jäljellä olevia jäseniä. Sopimuksella ja yhteisymmärryksessä tilastomekaniikan kanssa tämän universaalivakion S → S0 arvon katsotaan olevan nolla. Koska entropia on lämpötilan funktio, joka nousee yksitoikkoisesti, tämä käytäntö merkitsee sitä, että entropia on positiivinen määrä. (∂U/∂S)e{\ displaystyle {\ biggl (} \ osittainen U / \ osittainen S {\ biggr)} _ {e}}

  Kolmannen periaatteen selitys

  Kolmas periaate termodynamiikan liittyy laskeutuminen kohti sen perustavaa laatua kvanttitilaa järjestelmän, jonka lämpötila lähestyy raja , jonka määrittelee käsite absoluuttista nolla . Klassisessa termodynamiikassa tätä periaatetta käytetään termodynaamisten tietojen taulukoiden muodostamiseen puhtaan aineen molaarisen entropian S laskemiseksi (integroimalla lämpötilaan, välillä S = 0 - 0 K ).  

  Termodynamiikan aksiomaattinen määritelmä

  Termodynamiikka voidaan määritellä matemaattisesti tarkasti neljän aksiooman (tai postulaattien ) joukolla . Tämä aksiomaattiseksi kutsuttu määritelmä antaa vankan matemaattisen perustan termodynamiikan periaatteille ja oikeuttaa differentiaalilaskennan ja integraalilaskennan menetelmien käytön termodynamiikassa.

  Postulaatti 1

  Minkä tahansa termodynaamisen järjestelmän makroskooppisille tasapainotiloille on täysin tunnusomaista järjestelmän sisäisen energian määrittely ja rajallinen määrä laajoja parametreja . U{\ displaystyle U}X0,X1,X2,...,Xei{\ displaystyle X_ {0}, X_ {1}, X_ {2}, ..., X_ {n}}

  Tämän postulaatin avulla voidaan vahvistaa tilamuuttujan "sisäinen energia" olemassaolo, että on mahdollista edustaa mitä tahansa edellä mainittua järjestelmää ja että kaikilla järjestelmillä on rajallinen varianssi. Se on yksi termodynamiikan ensimmäisen periaatteen perustoista.

  Postulaatti 2

  On olemassa funktio nimeltä entropia . Entropia on laajojen parametrien funktio, se määritellään kaikille tasapainotiloille ja sillä on seuraava ominaisuus: Laajojen parametrien oletetut arvot ilman ulkoisia rajoituksia ovat ne, jotka maksimoivat entropian moninkertaisesti rajoitetuissa tasapainotiloissa . S{\ displaystyle S}

  Tämä postulaatti on yksi termodynamiikan toisen periaatteen perustoista.

  Postulaatti 3

  Kun jokaisen osajärjestelmän entropia on laajojen parametrien ensiluokkainen homogeeninen funktio, kokonaisjärjestelmän entropia on muodostavien osajärjestelmien entropioiden summa. Entropia on tällöin jatkuva ja erilaistuva ja se on monotonisesti kasvava energian funktio.

  Tämä postulaatti on yksi termodynamiikan toisen periaatteen perustoista.

  Postulaatti 4

  Minkä tahansa järjestelmän entropia katoaa tilassa, jossa:

  T≡(∂U/∂S)X1,X2,...=0{\ displaystyle T \ equiv {\ biggl (} \ osittainen U / \ osittainen S {\ biggr)} _ {X_ {1}, X_ {2}, ...} = 0}

  Tämä postulaatti on toisen periaatteen perusta ja mahdollistaa kolmannen löytämisen.

  Huomautuksia ja viitteitä

  1. Termodynamiikka on erityisesti termokemian lähtökohta .
  2. Termodynamiikkaa käytetään selittämään " isoa räjähdystä " ja maailmankaikkeuden evoluutiota .
  3. Lämpö , Encyclopædia Universalis .
  4. Laplace ja Lavoisier, "  Muisti lämpöä  " , osoitteessa lavoisier.cnrs.fr ,1780(käytetty maaliskuussa 2021 ) .
  5. (in) Albert Einstein, Notes omaelämäkerta , Lauantai Review of Literature,1949( lue verkossa ) , s.  12
  6. Vasta alussa XX : nnen  vuosisadan työn Albert Einstein (1905) ja Jean Perrin (1909), jotka ovat tieteellisesti selitetty alkuperästä ja tärkeimmät ominaisuudet Brownin liike.
  7. Nämä kaavat ovat kelvollisia, jos vain iskuilla on vaikutus molekyyleihin ja muut vuorovaikutukset ovat vähäisiä. Tämä olettaa suhteellisen matalan paineen, tyypillisesti alle 10 ilmakehää.
  8. Bonnefoy 2016 , s.  3-6.
  9. Sadi Carnot, Heijastuksia tulen sytytysvoimasta, Pariisi, Bachelier,1824( lue verkossa ).
  10. Sanomme tänään, että "käyttövoiman" sijasta lämpökoneet tarjoavat työtä , ja ihmettelemme, kuinka lämpöä voidaan käyttää jatkuvan työn tuottamiseen.
  11. Carnot-syklin neljä vaihetta ovat: isoterminen puristus, adiabaattinen puristus, isoterminen laajeneminen, adiabaattinen laajeneminen.
  12. Cleynen 2015 , s.  161-165.
  13. Cleynen 2015 , s.  155-157.
  14. Cleynen 2015 , s.  157-161.
  15. Cleynen 2015 , s.  250-270.
  16. Cleynen 2015 , s.  281-314.
  17. Ilmapistoolit toimivat samalla tavalla: ammuksen tynnyriin työntää kaasun nopea laajeneminen.
  18. Bonnefoy 2016 , s.  3.
  19. Brunet, Hocquet ja Leyronas 2019 , s.  9-10.
  20. Bobroff 2009 , s.  9.
  21. Clausius, mekaaninen lämpöteoria , Pariisi, Eugène Lacroix,1868, 441  Sivumäärä ( lue verkossa ) , s.  420
  22. Ribière 2010 , s.  7.
  23. Bonnefoy 2016 , s.  10.
  24. Yleisesti ottaen mikä tahansa muuttuja, joka on kahden laajan muuttujan suhde, on intensiivinen muuttuja.
  25. Jotkut kuviteltavissa olevat ja mitattavat fysikaaliset suuruudet eivät ole suuria eivätkä intensiivisiä: Tämä pätee esimerkiksi hiukkassarjan tilavuuden neliöön.
  26. Brunet 2019 , s.  12-13.
  27. Brunet 2019 , s.  12.
  28. Bobroff 2009 , s.  140.
  29. Richard MacKenzie, Yhteenveto termodynamiikasta , Montreal,2012, 91  Sivumäärä ( lue verkossa ) , s.  38-41
  30. (sisään) PK Nag, Basic and Applied Thermodynamic , New Delhi, Tata McGraw Hill,2002, 781  Sivumäärä ( ISBN  0-07-047338-2 , lue verkossa ) , s.  1.
  31. Ribière 2010 , s.  16-17.
  32. Tämä pätee niin kauan kuin massa-energia-ekvivalenssia E = mc 2 ei ole tai edes sanomalla, että massa on energiaa.
  33. Bobroff 2009 , s.  18.
  34. Bobroff 2009 , s.  29-30.
  35. Bobroff 2009 , s.  41-43.
  36. Bonnefoy 2016 , s.  15-16.
  37. Leborgne 2019 , s.  3-15.
  38. Leborgne 2019 , s.  16-17.
  39. Leborgne 2019 , s.  23-25.

  Katso myös

  Aiheeseen liittyvät artikkelit

  • Klassisen termodynamiikan historia
  • Termodynamiikan ja tilastofysiikan historia
  • Termodynamiikan ja tilastollisen fysiikan kronologia
  • Kaasujen kineettinen teoria
  • Termodynaaminen sykli
  • Lämmönsiirto
  • Vaihekaavio
  • Haje
  • Negentropia
  • Isobaarinen prosessi ja monobaarinen prosessi
  • Adiabaattinen prosessi
  • Lämpökemia

  Ulkoiset linkit

  • Auktoriteettitiedot  :
    • Ranskan kansalliskirjasto ( tiedot )
    • Kongressin kirjasto
    • Gemeinsame Normdatei
    • National Diet Library
  • Ilmoitukset yleisissä sanakirjoissa tai tietosanakirjoissa  : Enciclopedia De Agostini  • Encyclopædia Britannica  • Encyclopædia Universalis  • Treccani Encyclopedia  • Gran Enciclopèdia Catalana

  Bibliografia

  Lähteet

  • Brunet, Hocquet ja Leyronas, ”  Cours de thermodynamique  ” [PDF] , ENS-sivustolla ,2019(käytetty maaliskuussa 2021 ) . 
  • Philippe Ribière, "  EPNER-valmistelu: termodynamiikka  " [PDF] , EPNER , 13.-14 . Syyskuuta 2010 . 
  • Olivier Bonnefoy, termodynamiikka , Saint Etienne,2016( lue verkossa )
  • Julien Boubroff, klassinen termodynamiikka , Orsay,2009, 164  Sivumäärä ( lue verkossa )
  • Olivier Cleynen, tekniikan termodynamiikka , Framabook,2015, 355  Sivumäärä ( ISBN  979-10-92674-08-8 , lue verkossa )
  • Gilles Leborgne, termodynamiikka ja differentiaalimuodot , Clermont-Ferrand, ISIMA,2019, 32  Sivumäärä ( lue verkossa )

  Popularisointi

  • Bernard Brunhes , Energian hajoaminen , Pariisi, toim. Flammarion, koll.  "Tieteellisen filosofian kirjasto",1908( Repr.  Ed. Flammarion, kok.  "Fields", n o  251, 1991), 394  s. ( OCLC  6492528 ).
  • Bernard Diu , Onko atomeja todella olemassa , Pariisi, O. Jacob, kokoonpano  "Sciences",1997, 321  Sivumäärä ( ISBN  978-2-7381-0421-2 , ilmoitusta BNF n o  FRBNF35862414 ).
  • Philippe Depondt , Entropy ja kaikki tämä: Termodynamiikan romaani , Pariisi, Cassini, coll.  "Suola ja rauta",2001, 311  Sivumäärä ( ISBN  978-2-84225-044-7 ).
  • PW Atkins ( kääntäjä  F.Gallet), Heat and disorder: termodynamiikan toinen periaate , Pariisi, Pour la Science Diffusion Belin, coll.  "Universe of Sciences",1987, 214  Sivumäärä ( ISBN  978-2-902918-40-9 , OCLC  20448357 ). Oxfordin yliopiston kuuluisan kemian ja fysiikan professorin kirjoittama työ termodynamiikan popularisoimiseksi makroskooppisesta ja mikroskooppisesta näkökulmasta. Taso perustutkinto .

  Lähdekirjat

  • Pierre Infelta ja Michael Grätzel , termodynamiikan periaatteet ja sovellukset , Boca Raton, Brown Walker Press,2006( uusintapainos  2010), 454  Sivumäärä ( ISBN  978-1-58112-995-3 , OCLC  690405121 , lue verkossa ). Bac + 1 - bac + 3 tason kurssit. Ongelmia ratkaisuissa. Tilastollisella termodynamiikalla ( ISBN  1-58112-994-7 ) (elektroninen kirja, e-kirja).
  • . Georges Bruhat , A Kastler , R Vichnievsky et ai. , Yleinen fysiikan kurssi: tieteellisen ja teknisen korkeakoulutuksen käyttöön , Pariisi, Masson,1968, 6 th  ed. , 887  Sivumäärä.Kirjailija, joka kuoli karkotuksessa toisen maailmansodan aikana , oli fysiikan laboratorion johtaja École normale supérieure -kadulla rue d'Ulmissa . Sen kurssista, josta on tullut "klassikko", pääsee yliopiston ensimmäisestä vaiheesta lähtien. Tämä 6 th  painos on tarkistettu ja laajennettu Alfred Kastler , Nobelin fysiikan 1966 työstään atomifysiikan.
  • Yves Rocard , termodynamiikka , Pariisi, Masson,1967, 2 nd  ed. ( 1 st  ed. 1952), 551  s. ( OCLC  6501602 , lue verkossa ). Tähän toiseen referenssikurssiin, josta on tullut myös "klassikko", pääsee ensimmäisestä yliopistojaksosta lähtien.
  • Prigogine ja Isabelle Stengers, Uusi liitto: tieteen metamorfoosi , Pariisi, Gallimard , coll.  "Folio / esseitä" ( n o  26),1986, 439  Sivumäärä ( ISBN  978-2-07-032324-1 ja 2-070-32324-2 , OCLC  300154208 , important BNF n o  FRBNF34875644 ) , s.  400. Termodynamiikan syntymän historia ja entropian ja peruuttamattomuuden käsitteet fysiikassa.

  Johdatus tilastolliseen fysiikkaan

  • Frederic Reif, Tilastofysiikka , Berkeley Physics Course, voi. 5, Armand Colin, 1972, 398 s., Julkaisija Dunod.Tämä 1960-luvun kuuluisan Berkeleyn fysiikkakurssin 5. osa on luettava. Johdanto on perustutkinto-opiskelijan käytettävissä.
  • Bernard Jancovici, Termodynamiikka ja tilastofysiikka , Ediscience, 1969, 186 s., Nathan University julkaisi sen uudelleen (ilman harjoituksia) kokoelmastaan ​​”128 Sciences” (1996), 128 s.Kirjoittaja, teoreettisen fysiikan professori Pariisin Sud-Orsayn yliopistossa, on pitkään opettanut tilastollista fysiikkaa ENS Ulmissa (MIP ja DEA teoreettisessa fysiikassa). Tämä pieni kirja on johdantokurssi termodynamiikassa alkeistilastollisen fysiikan kautta. Perustutkinto yliopistotasolla.
  • (en) Percy W. Bridgman , Termodynamiikan luonto , Harvard University Press, 1941, 230 s.Harkintoja termodynamiikan kahden periaatteen merkityksestä. Kirjailija sai 1946 fysiikan Nobel-palkinnon korkeasta paineesta tehdystä työstään. Tämä kirja sisältää joitain yhtälöitä, joihin pääsee perustutkintotasolla.
  • (en) Mark W. Zemansky ja Richard H. Dittman, Lämpö ja termodynamiikka: keskitason oppikirja , Auckland Singapore, McGraw-Hill,yhdeksäntoista kahdeksankymmentäyksi, 6 th  ed. ( 1 st  ed. 1937), 544  s. ( ISBN  978-0-07-066647-4 , OCLC  450205456 ). Tämän tilavuuden ensimmäinen puolisko, johon pääsee perustutkintotasolla, on kokeellisen lähestymistavan mukainen makroskooppisen termodynamiikan kurssi: lähtökohtana on tavallisen lämpötilan käsite. Kirjan toinen puoli, joka on omistettu termodynamiikan lähestymiselle tilastollisen fysiikan kautta, on pikemminkin jatko-opiskelijoiden tasolla. Tämä kirja on kaivos sovelluksista.
  • (en) Herbert B.Callen, termodynamiikka ja johdanto termostatistiikkaan , New York, John Wiley & Sons ,1985, 2 nd  ed. , 493  Sivumäärä ( ISBN  978-0-471-86256-7 ja 978-0-471-61056-4 , OCLC  11916089 , lue verkossa ). Tämä kirja on ihanteellinen kumppani edelliselle teokselle. Tämän osan ensimmäinen osa on tosiaankin makroskooppista termodynamiikkaa aksiomaattisen lähestymistavan mukaisesti: postulaatit mainitaan ensimmäisestä luvusta, lämpötilan käsite johdetaan siitä seuraavassa luvussa. Tämä työn ensimmäinen osa on saatavilla perustutkintotasolla. Kirjan toinen osa on omistettu termodynamiikan lähestymiselle tilastollisen fysiikan kautta. Tämä osa on enemmän jatko-opiskelijoille.
  • (en) Ryogo Kubo, Thermodynamics , John Wiley & Sons, 1960.Klassinen työ termodynamiikassa, jatko-opinnot.
  • (en) AB Pippard, Klassisen termodynamiikan elementit - edistyneille fysiikan opiskelijoille , Cambridge University Press (1957), 173 s., julkaise uudelleen:Huhtikuu 2004( ISBN  0-521-09101-2 ) .Toinen yliopistotaso.

  Toisen vaiheen yliopistotaso

  • Bernard Diu , Claudine Guthmann, Danielle Lederer et ai. , Tilastofysiikan elementit , Pariisi, Hermann ,2014, 1028  Sivumäärä ( ISBN  978-2-7056-8531-7 , OCLC  892826767 ).
  • Roger Balian , mikroskooppisesta makroskooppiseen: tilastollisen fysiikan kurssi École-ammattikorkeakoulussa , Palaiseau Paris, École polytechnique Ellipses,1982, 639  Sivumäärä , 2 til. ( ISBN  978-2-7298-9000-1 ja 978-2-729-89001-8 ). Tilastofysiikan kurssi, joka perustuu kvanttimekaniikan ennakkotietoon. Tarkistettu ja laajennettu versio, mukaan lukien epätasapainoista termodynamiikkaa ja kinetiikkaa käsittelevät luvut, on julkaistu englanniksi kahdessa osassa otsikolla Mikrofysiikasta makrofysiikkaan: tilastollisen fysiikan menetelmät ja sovellukset (Springer Verlag, 2007).
  • (en) Frederic Reif , tilastollisen ja lämpöfysiikan perusteet , New York, McGraw-Hill ,1965, 651  Sivumäärä ( ISBN  978-0-07-051800-1 ). Klassinen työ tilastollisessa fysiikassa.
  • (en) Linda E.Reichl , moderni tilastofysiikan kurssi , New York, John Wiley & Sons ,1998, 2 nd  ed. , 822  Sivumäärä ( ISBN  978-0-471-59520-5 ). Moderni, jo klassinen teos. Linda Reichl on tilastofysiikan professori Austinin yliopistossa Texasissa (Yhdysvallat).
  • (en) Kerson Huang  (en) , tilastollinen mekaniikka , New York, John Wiley & Sons ,1987, 2 nd  ed. , 493  Sivumäärä ( ISBN  978-0-471-81518-1 ja 978-0-471-85913-0 ). Klassinen työ tilastollisessa fysiikassa.
  • (en) Ryōgo Kubo , Hiroshi Ichimura, Tsunemaru Usui ja Natsuki Hashitsume, tilastomekaniikka : jatkokurssi ongelmilla ja ratkaisuilla , Amsterdam New York, Pohjois-Hollanti, coll.  "Henkilökohtainen kirjasto",1988( 1 st  ed. 1965), 425  s. ( ISBN  978-0-444-87103-9 ). Klassinen työ tilastollisessa fysiikassa.
  • (en) Alexandre Khintchine ( käännös G.Gamow  ), Tilastomekaniikan matemaattiset perusteet [“Matematicheskie osnovanii︠a︡ statisticheskoĭ mekhaniki”], New York, Dover Publications ,1949, 179  Sivumäärä ( ISBN  978-0-486-60147-2 , lue verkossa ). Klassinen työ tilastollisen fysiikan perusteilla, erityisesti ergodinen hypoteesi.

  Historialliset näkökohdat

  • Anouk Barberousse, tilastomekaniikka . Vuodesta Clausiuksen ja Gibbs , Kok. "Histoire des sciences", Belin , 2002, 240 Sivumäärä ( ISBN  2-7011-3073-5 ) .Tämä alkuperäinen kokoelma tarjoaa historiaa tieteellisen historioitsijan ( CNRS ) nykyajan näkökulmasta asettamien suurten perustekstien (ranskaksi käännettyjen) otteiden kaasujen kineettisen teorian kehityksestä .
  • (en) Stephen G. Brush , Liiketyyppi, jota kutsumme lämmöksi - Historia kaasujen kineettisistä teorioista 1800- luvulla (2 osaa ), Pohjois-Hollanti, 1976. osa. 1: Fysiikka ja atomistit ( ISBN  0-444-87008-3 ) , 300 s. lento. 2: Tilastollinen fysiikka ja peruuttamattomat prosessit ( ISBN  0-444-87009-1 ) , 470 s.Tieteellinen kehityksen historiaan kineettisen teorian kaasuja, jonka professori virtausmekaniikka klo Marylandin yliopistossa .
  • (en) Carlo Cercignani , Ludwig Boltzmann: mies, joka luotti atomiin , Oxford New York, Oxford University Press ,1998, 329  Sivumäärä ( ISBN  978-0-19-850154-1 ja 978-0-198-57064-6 , OCLC  38910156 , lue verkossa ). Tieteellinen elämäkerta Boltzmannin, jota professori matemaattisen fysiikan klo Milanon yliopiston .
  • (en) Paul Ehrenfest ja Tatiana Ehrenfest , mekaniikan tilastollisen lähestymistavan käsitteelliset perusteet , New York, Dover Publications ,1990, 114  Sivumäärä ( ISBN  978-0-486-66250-3 , lue verkossa ). Alun perin vuonna 1912 julkaistun klassisen artikkelin uudelleenjulkaisu (saksaksi). Toinen yliopistotaso. Ranskalainen versio tästä tekstistä, joka julkaistiin vuonna 1915, julkaistiin uudelleen: Jacques Gabay , 1991 ( ISBN  2-87647-114-0 ) .
  • (en) Peter M.Harman, Energia, voima ja aine - 1800- luvun fysiikan käsitteelliset kehitykset , Cambridge University Press , 1982.Historia kehitys fysiikan XIX th  vuosisadan historian professori tieteen päässä Lancasterin yliopistosta .
  • (en) Peter M.Harman, James-Clerk Maxwellin luonnonfilosofia , Cambridge University Press , 1998, 232 s. ( ISBN  0-521-00585-X ) .Elektrodynamiikan teorian perustajan ja kaasujen kineettiseen teoriaan merkittävän panoksen tekijän Maxwellin luonnonfilosofia .
  • Robert Locqueneux, esihistorian ja historian termodynamiikan (historia lämpö) , historialliset Esitteet ja tieteenfilosofian , n o  45, Ranskan Society for History of Science and Technology,Joulukuu 1996, 333 Sivumäärä ( ISSN  0221-3664 ) .Testi teorioita lämpöä XVIII nnen ja XIX th  vuosisatoja.
  • Jean-Pierre Maury, Carnot ja höyrykone , Pariisi, PUF , kokoonpano  "Filosofiat",1986, 127  Sivumäärä ( ISBN  978-2-13-039880-6 , OCLC  416641388 , ilmoitusta BNF n o  FRBNF34905835 ). Höyrykoneiden kehityshistoria syntymästä lähtien XVII -  luvulla Carnotin teoreettiseen työhön ( Reflections on the Motive Power of Fire , 1824).