熱力學 自然科

熱力學是研究能量轉換與傳遞的科學,特別關注熱能與其他形式能量之間的關係。它不僅適用於物理和化學,也與工程、生物學甚至宇宙學息息相關。

核心原理

  • 能量守恆與轉換
  • 熵與不可逆過程
  • 平衡狀態與能量分布
  • 熱功轉換與效率

重要定律與公式

熱力學第一定律(能量守恆):

$$ \Delta U = Q - W $$

熱力學第二定律(熵增原理):

$$ \Delta S \geq 0 $$

實驗觀察

  1. 準備一個金屬杯與熱水。
  2. 測量初始水溫。
  3. 將冰塊加入杯中。
  4. 觀察溫度變化並記錄時間。
實驗觀察圖片
延伸探究 🔎

1. 熱力學如何應用於引擎效率與能源科技?
2. 熱力學與生命現象(如代謝)有何關聯?
3. 黑洞與宇宙演化中,熵的概念又如何解釋?