热力

 

热力也称经典热力学，是研究热能的性质以及热能和其他能量相互转换规律的科学。而工程热力学是从工程应用的角度研究热能和机械能相互转换规律的科学。

虽然人类很早就在生产和生活中利用了各种热现象，但直到19世纪中、下叶才认识热的本质并相继确立热力学第一定律和热力学第二定律。以无数实践经验为基础而总结得到的这两条基本定律，是整个热力学理论的基础。以热力学两条定律为基本依据，经过研究又得到了各种热现象的具体规律，从而形成了一门完整的学科—热力学。它涉及的范围包括物理、化学及工程等领域，近年来又发展到气象、生物、环境保护等领域。

工程热力学是热力学的一个分支，它是将经典热力学的基本原理与工程的实际应用密切结合起来而发展成的一门基础性的应用学科。它着重研究与热能工程有关的热能和机械能相互转换的规律。工程热力学的基本内容，按照其性质可分为三个部分：（1）基本概念和定律；（2）工质的性质和过程；（3）工程应用。这些内容都是有机地结合在一起的。前两部分主要阐明了热力学的两条基本定律和在能量转换过程中所用工质的热力性质，这些都是从大量的工程应用实践中总结出来的基础理论；第三部分是这些基础理论在解决实际工程问题时的综合应用，主要内容是应用这两个定律分析热能工程中有关的各种热力过程及热力循环，从理论上研究提高热能和机械能转换有效程度的途径。目前工程热力学的研究范围还扩大到了诸如燃烧现象等包括化学反应的热现象即化学热力学的领域。

由于工程热力学所研究的是我们能够直接观察到的宏观现象，因此它的研究方法是宏观方法，即从能量的观点出发，依据由经验所建立的热力学第一和第二定律，以及有关工质性质的实验数据，得出一系列有关热功转换的计算公式，供分析和计算使用。因为这种研究方法只是依据经验定律和数学推导，没有作任何认为的假设，所以由此得到的结论和计算公式十分可靠。其缺点是没有研究物质的微观结构，因而只能从实验得出结论而无法说明这一结论的物理本质。因此，热力学的研究方法限定了热力学理论只是从宏观方面研究现象，它只回答“是什么”，而不能回答“为什么”。从微观方面来研究热现象的理论是统计物理学，它是从物质的微观结构的假设出发，应用微观粒子运动的力学定律和统计方法来研究物质的热性质。由于统计物理学更深入到微观现象的本质，所以从其基本原理出发也可导也热力学第一、第二定律和工质的性质，这就可以透过宏观现象阐明其物理本质。不过统计物理学的缺点是，在推导过程中要对物质结构模型作一些简化或假设，因此从理论上得出的结果就与实际情况有相当大的差别。

工程热力学主要采用宏观的研究方法，但在必要时为了更好地说明现象的物理实质，也适当引用物质分子运动的微观概念及结论。

工程热力学是热能工程的基础理论之一。它既是热能工程各专业学科的基础，又是对热能工程问题进行热力学分析所必需的理论知识。对于每个学习热能工程的学生及从事热能工程工作的人员，只有很好地掌握工程热力学的基本理论并具备进行热力学分析的能力，才能正确地设计热工设备及解决热能工程问题。