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
- 準備一個金屬杯與熱水。
- 測量初始水溫。
- 將冰塊加入杯中。
- 觀察溫度變化並記錄時間。
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?