熱力學定律

描述熱能與其他形式能量轉換規律的基本定律，共有四條（第零至第三定律），構成古典物理學熱學分支的理論基礎。

背景知識

無特別前置知識需求。

詳細說明

熱的本質：侖福特伯爵（1753-1814）觀察到炮管鑽孔時浸於水中，水也隨之持續沸騰蒸發，認為熱非物質，而是和物體的運動有關（熱的力學說）。

第一定律（能量守恆定律）：焦耳（1818-1889）的熱功當量實驗證明：熱是一種能量，可從其他形式的能量如動能、位能、化學能、電能等轉變而來。

第二定律：1850 年卡諾和克勞乃士說明「熱機輸出的功一定小於輸入的熱能」。克勞乃士（1822-1888）提出氣體動力論。

第三定律：能士特（1864-1906）提出，絕對零度不可能達到。

常見錯誤

此段為 LLM 增強內容，教材原文未提及。

1. 錯誤認知：熱力學第二定律說能量會「消失」
   • 正確理解：第二定律說的是能量轉換有方向性（熱不會自發從低溫流向高溫），能量總量不變（那是第一定律）
2. 易混淆概念：混淆第一定律和第二定律
   • 區別：第一定律管「量」（能量守恆），第二定律管「方向」（熵增原理）

相關概念

• 馬克士威方程式與電磁波 — 古典物理學的另一大支柱
• 相對論 — 近代物理對能量觀念的擴展

相關題目

• Q-熱學-熱力學第二定律-01 — 判斷「熱機輸出的功小於輸入的熱能」屬於哪條定律
• Q-熱學-焦耳結論-01 — 焦耳實驗的結論