热力学热力学，全称热动力学（英语：thermodynamics）是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科；它着重研究物质的平衡状态以及与准平衡态的物理、化学过程。热力学定义许多宏观的变量（像温度、内能、熵、压强等），描述各变量之间的关系。热力学描述数量非常多的微观粒子的平均行为，其定律可以用统计力学推导而得。热力学可以总结为四条定律。热力学第零定律定义了温度这一物理量，指出了相互接触的两个系统，热流的方向。热力学第一定律指出内能这一物理量的存在，并且与系统整体运动的动能和系统与环境相互作用的势能是不同的，区分出热与功的转换。热力学第二定律涉及的物理量是温度和熵。熵是研究不可逆过程引入的物理量，表征系统通过热力学过程向外界最多可以做多少热力学功。热力学第三定律认为，不可能透过有限过程使系统冷却到绝对零度。热力学可以应用在许多科学及工程的领域中，例如引擎、相变化、化学反应、输运现象甚至是黑洞。热力学计算的结果不但对物理的其他领域很重要，对化学、化学工程、航太工程、机械工程、细胞生物学、生物医学工程及材料科学等科学技术领域也很重要，甚至也可以应用在经济学中[1][2]。热力学是从18世纪末期发展起来的理论，主要是研究功与热量之间的能量转换；在此功定义为力与位移的内积；而热则定义为在热力系统边界中，由温度之差所造成的能量传递。两者都不是存在于热力系统内的性质，而是在热力过程中所产生的。热力学的研究一开始是为了提升蒸汽引擎的效率，早期尼古拉·卡诺有许多的贡献，他认为若引擎效率提升，法国是有可能赢得拿破仑战争[3]。出生于爱尔兰的英国科学家开尔文在1854年首次提出了热力学明确的定义[4]：“热力学是一门描述热和物体中各部份之间作用力的关系，以及描述热和电器之间关系的学科。”一开始热力学研究关注在热机中工质（如蒸气）的热力学性质，后来延伸到化学过程（英语：chemicalprocess）中的能量转移，例如在1840年科学家杰迈因·亨利·盖斯提出，有关化学反应的能量转移的研究[5]。化学热力学中研究熵对化学反应的影响[6][7][8][9][10][11][12][6][13][14]。统计热力学也称为统计力学，利用根据微观粒子力学性质的统计学预测来解释宏观的热力学性质。简介热力学一词一般是指物体和过程的宏观描述[15]：“经典热力学和个别原子的性质无关”[16]。“统计热力学”会用个别原子的性质来描述物体和过程，主要是将其描述为一群有类似特性的粒子，彼此的概率都相同。...
