化学热力学的发展简史
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化和传递规律的科学，它的发展历史可以追溯到18世纪末。
以下是热力学发展的简史。
1. 开始阶段热力学的起源可以追溯到热力学第一定律的提出。
1798年，法国物理学家拉瓦锡提出了能量守恒定律，即热力学第一定律。
这一定律表明，能量可以转化为不同形式，但总能量保持不变。
2. 第二定律的建立热力学第二定律是热力学的核心理论之一，它描述了能量转化的方向性。
19世纪初，卡诺和卡尔诺提出了热力学第二定律的原始版本，即卡诺循环。
他们认识到热量无法彻底转化为实用的功，总是会有一部份热量被浪费掉。
这一发现奠定了热力学第二定律的基础。
3. 熵的概念引入熵是热力学中非常重要的概念，它描述了系统的无序程度。
熵的概念最早由德国物理学家克劳修斯在1850年代引入。
他将熵定义为系统的无序度，熵增原理表明在孤立系统中，熵总是增加的。
4. 统计热力学的发展19世纪末，统计热力学的发展为热力学提供了新的解释。
玻尔兹曼和吉布斯等科学家通过统计方法研究了大量微观粒子的行为，从而揭示了热力学规律的微观基础。
他们提出了统计热力学的理论，成功解释了熵的概念，并将热力学与统计物理学相结合。
5. 热力学的应用热力学的发展不仅仅停留在理论层面，还有广泛的应用。
热力学在工程领域中被广泛应用于能源转换、热力系统设计等方面。
例如，蒸汽机的发明和蒸汽轮机的应用都是基于热力学原理。
热力学也在化学、生物学等学科中发挥着重要作用。
6. 热力学的发展与进步随着科学技术的不断进步，热力学的研究也在不断深化。
现代热力学已经发展出了许多分支学科，如非平衡热力学、统计热力学等。
热力学的应用也越来越广泛，例如在能源转换、环境保护和材料科学等领域。
总结：热力学是一门研究能量转化和传递规律的科学，它的发展经历了多个阶段。
从热力学第一定律的提出到热力学第二定律的建立，再到熵的概念的引入和统计热力学的发展，热力学逐渐成为一个完整的理论体系。
热力学不仅在理论上有所突破，还在工程、化学、生物学等领域有广泛的应用。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究热能转化和传递的物理学分支，它的发展历程可以追溯到18世纪末。
以下将详细介绍热力学的发展历史。
1. 开始阶段（18世纪末-19世纪初）热力学的起源可以追溯到18世纪末，当时研究者开始探索热量和机械能之间的关系。
最早的研究者之一是法国物理学家尼古拉·卡诺，他在1824年提出了卡诺热机理论，奠定了热力学的基础。
同时，英国物理学家约翰·道尔顿也提出了“热量是物质微粒的运动形式”的观点，这对热力学的发展有着重要的影响。
2. 热力学第一定律的建立（19世纪中期）19世纪中期，热力学第一定律的建立标志着热力学理论的重要进展。
德国物理学家朱尔斯·冯·迈耶在1842年提出了能量守恒定律，即热力学第一定律。
他认为，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量守恒。
此后，热力学第一定律成为研究能量转化和传递的基本原理。
3. 热力学第二定律的提出（19世纪中后期）19世纪中后期，热力学第二定律的提出进一步推动了热力学理论的发展。
热力学第二定律描述了热量的自发流动方向，即热量只能从高温物体流向低温物体。
热力学第二定律的提出由多位科学家共同完成，其中包括克劳修斯、开尔文和卡诺等人。
他们的研究成果为热力学第二定律的确立奠定了基础。
4. 统计热力学的发展（19世纪末-20世纪初）19世纪末至20世纪初，统计热力学的发展成为热力学领域的重要研究方向。
统计热力学是热力学和统计力学的结合，通过统计方法研究微观粒子的运动和性质。
奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼是统计热力学的先驱者之一，他提出了著名的玻尔兹曼方程，解释了气体分子的运动规律，并对热力学第二定律进行了微观解释。
5. 热力学的应用与发展（20世纪）20世纪，热力学的应用范围不断扩大，成为众多领域的基础理论。
热力学在化学、工程、材料科学等领域的应用日益广泛。
例如，热力学在化学反应动力学研究中起到重要作用，可以预测反应速率和平衡常数。
热力学发展简史
热力学发展简史引言概述：热力学是研究能量转化和能量传递的科学，它在物理学、化学和工程学等领域中起着重要作用。
本文将回顾热力学的发展历程，从早期的观察和实验开始，逐步推进到理论的建立和应用的拓展。
通过了解热力学的发展历史，我们可以更好地理解和应用这一学科。
一、早期观察和实验1.1 热量传递的发现：早在古代，人们就观察到物体之间的热量传递现象，例如火热的石头使附近的物体变热。
这些观察为后来热力学的发展奠定了基础。
1.2 热力学第一定律的提出：18世纪末，焦耳通过实验发现，机械功可以转化为热量，而热量也可以转化为机械功。
这一发现奠定了热力学第一定律的基础，即能量守恒定律。
1.3 热力学第二定律的探索：19世纪初，卡诺提出了卡诺循环理论，进一步推进了热力学的发展。
他发现，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，这启发了后来热力学第二定律的提出。
二、理论的建立2.1 熵的引入：19世纪中叶，克劳修斯提出了熵的概念，将其作为衡量系统无序程度的物理量。
熵的引入使得热力学得以建立在统计力学的基础上，为热力学提供了更深入的理论基础。
2.2 热力学函数的发展：根据熵的引入，热力学函数得以发展，如内能、焓和自由能等。
这些函数可以描述系统的热力学性质，为热力学的应用提供了重要的工具。
2.3 统计力学的发展：19世纪末到20世纪初，玻尔兹曼和吉布斯等科学家通过统计力学的研究，进一步深化了热力学理论。
他们发现，热力学性质可以通过分子运动的统计规律来解释。
三、应用的拓展3.1 工程热力学的兴起：19世纪末至20世纪初，随着工业革命的兴起，工程热力学成为一个重要的研究领域。
人们开始研究如何应用热力学原理来改进工业过程和能源利用效率。
3.2 热力学在化学中的应用：热力学为化学提供了重要的理论基础，例如在化学反应的研究中，热力学可以帮助预测反应的方向和平衡条件。
3.3 生物热力学的研究：近年来，热力学在生物学领域的应用日益重要。
生物热力学研究生物体内能量转化和代谢过程，为生命科学的发展提供了理论支持。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化和能量传递的物理学分支，它对于理解自然界中的各种现象和过程具有重要意义。
本文将回顾热力学的发展历程，从其起源开始，逐步介绍热力学的基本概念、定律和应用领域。
1. 起源与早期发展热力学的起源可以追溯到18世纪末和19世纪初的工业革命时期。
最早的研究者之一是法国物理学家萨迪·卡诺（Sadi Carnot），他在1824年提出了卡诺循环的概念，奠定了热力学的基础。
随后，热力学的发展逐渐加速，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）和英国物理学家威廉·汤姆生（William Thomson）等人对热力学进行了深入研究。
2. 热力学基本概念与定律热力学的基本概念包括温度、热量、功和熵。
温度是物体分子运动的平均能量，热量是能量的传递形式，功是能量的转化形式，熵是系统无序程度的度量。
热力学定律包括零th定律、第一定律和第二定律。
零th定律表明如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统之间也处于热平衡状态。
第一定律是能量守恒定律，它指出能量在系统中的转化过程中既不会被创造也不会被破坏，只会从一种形式转化为另一种形式。
第二定律是熵增定律，它表明在一个孤立系统中，熵总是增加，即系统的无序程度总是增加。
3. 热力学应用领域热力学的应用非常广泛，涉及到许多领域，包括工程、化学、生物学等。
在工程领域，热力学可以应用于热力发电、制冷、空调等系统的设计和优化。
热力学的基本原理可以帮助工程师理解能量转化和传递的过程，从而提高系统的效率。
在化学领域，热力学可以用于研究化学反应的热效应和平衡条件。
通过热力学的分析，可以确定反应的放热或吸热性质，以及反应的平衡位置。
在生物学领域，热力学可以用于研究生物体内能量转化和代谢过程。
通过热力学的分析，可以了解生物体内各种化学反应的能量变化和平衡条件，从而揭示生物体内的能量转化机制。
4. 热力学的发展与挑战随着科学技术的不断发展，热力学也在不断演进。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是一门研究能量转化和传递的学科，它在科学和工程领域中具有广泛的应用。
本文将为您介绍热力学的发展历程，从早期的热学研究到现代热力学的各个分支。
1. 早期热学研究早在古希腊时期，人们就对热有所认识。
亚里士多德提出了“热是物质的属性”的观点，而希波克拉底则将热与物质的状态变化联系在一起。
然而，直到17世纪，热学研究仍然停留在定性描述的阶段。
2. 热力学定律的建立18世纪，热学研究进入了一个新的阶段。
约瑟夫·布莱兹·帕西卡利（Joseph Black）对热的定量测量做出了重要贡献，他提出了“热量守恒定律”，即热量在物质之间的传递不会平空消失。
此后，拉瓦锡（Joseph Louis Gay-Lussac）、查理·戴尔顿（John Dalton）等科学家陆续提出了一系列热力学定律，如等压定律、等温定律等。
3. 热力学第一定律19世纪初，热力学第一定律的建立标志着热力学理论的进一步发展。
赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）提出了能量守恒定律，即能量在系统中的总量是恒定的。
这一定律为热力学的数学表达提供了基础，奠定了热力学的理论基础。
4. 热力学第二定律热力学第二定律是热力学的核心内容之一，它描述了能量转化的方向性。
卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot）和开尔文（William Thomson）等科学家在19世纪中叶提出了热力学第二定律的各种表述形式，如卡诺定理、开尔文-普朗克表述等。
这些定律为热力学系统的工程应用提供了指导。
5. 统计热力学的发展19世纪末，统计热力学的发展为热力学理论提供了新的视角。
麦克斯韦（James Clerk Maxwell）和玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）等科学家通过统计方法研究了份子运动和热力学性质之间的关系，建立了统计热力学的基本原理。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学作为自然科学的重要分支，探讨了热量和能量之间的转化关系，以及物质的性质和行为。
本文将从热力学的起源开始，概述其发展历程，介绍热力学的基本概念和定律，以及热力学在工程、化学等领域的应用。
一、热力学的起源1.1 古代热力学概念古希腊哲学家亚里士多德提出了热力学的基本概念，认为热是物质的一种属性，同时也是一种运动形式。
1.2 热力学的奠基人17世纪末，英国物理学家卡诺提出了热力学第一定律，开创了现代热力学的发展。
1.3 热力学的发展历程19世纪初，克劳修斯提出了热力学第二定律，奠定了热力学的理论基础，之后热力学逐渐成为独立的科学学科。
二、热力学的基本概念和定律2.1 热力学基本概念热力学研究的对象是热和能量的转化过程，包括热力学系统、热力学平衡等基本概念。
2.2 热力学第一定律热力学第一定律表明能量守恒，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量量不变。
2.3 热力学第二定律热力学第二定律规定了热量只能从高温物体传递到低温物体，不可能自发地从低温物体传递到高温物体。
三、热力学在工程领域的应用3.1 热力学在热机工程中的应用热力学定律为热机的设计和优化提供了理论基础，匡助提高能源利用效率。
3.2 热力学在制冷技术中的应用热力学原理被应用于制冷技术，提高了制冷设备的性能和效率。
3.3 热力学在材料加工中的应用热力学原理被应用于材料加工过程中，提高了生产效率和质量。
四、热力学在化学领域的应用4.1 热力学在化学反应中的应用热力学原理用于研究化学反应的热力学特性，包括反应热、反应平衡等。
4.2 热力学在化学工程中的应用热力学原理被应用于化学工程设计和优化，提高了化工生产的效率和经济性。
4.3 热力学在生物化学中的应用热力学原理被应用于生物化学领域，研究生物份子的热力学性质和相互作用。
五、热力学的未来发展5.1 热力学的拓展领域随着科学技术的不断发展，热力学将在新材料、新能源等领域发挥更大作用。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究热、功和能量转化的科学，其发展历程可以追溯到18世纪。
本文将从热力学的起源开始，概述其发展历程，并分析其在科学研究和工程应用中的重要性。
一、热力学的起源1.1 18世纪热力学的萌芽在18世纪，热力学的概念逐渐形成，科学家开始研究热量和功的关系。
1.2 卡诺定理的提出法国工程师卡诺在1824年提出卡诺定理，奠定了热力学的基础。
1.3 克劳修斯的热力学第一定律德国物理学家克劳修斯在1850年提出热力学第一定律，揭示了能量守恒的基本原理。
二、热力学的发展2.1 热力学第二定律的提出克劳修斯和开尔文在19世纪提出热力学第二定律，揭示了热量自然流动的方向。
2.2 熵的概念麦克斯韦和普朗克在19世纪末提出了熵的概念，为热力学提供了新的理论基础。
2.3 热力学的应用热力学的发展推动了工业革命和科学技术的进步，广泛应用于发电、制冷、化工等领域。
三、热力学在科学研究中的重要性3.1 热力学与化学反应热力学为化学反应的研究提供了理论基础，揭示了反应热和平衡常数之间的关系。
3.2 热力学与生物学热力学在生物学研究中的应用日益重要，揭示了生物体内能量转化的规律。
3.3 热力学与地球科学热力学在地球科学中的应用涉及地球内部热量、地震等重要现象的研究。
四、热力学在工程应用中的重要性4.1 热力学在能源领域的应用热力学在能源开发和利用中起着关键作用，推动了可再生能源和清洁能源的发展。
4.2 热力学在制冷技术中的应用热力学为制冷技术的发展提供了理论基础，推动了冷链物流和医疗保鲜技术的进步。
4.3 热力学在材料科学中的应用热力学在材料研究中的应用促进了新材料的开发和应用，推动了材料科学的发展。
五、热力学的未来发展5.1 热力学在新能源领域的应用随着新能源技术的发展，热力学将在太阳能、风能等领域发挥更重要的作用。
5.2 热力学在环境保护中的应用热力学在环境保护和减排方面的应用将成为未来的重点研究领域。
5.3 热力学在人类生活中的应用热力学将继续在人类生活中发挥重要作用，推动科技创新和社会进步。
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热力学发展简史热力学是一门研究能量转化与传递的科学，旨在理解物质的宏观性质和微观行为。
本文将为您介绍热力学的发展历程，从早期的热力学原理到现代热力学的应用。
1. 早期热力学原理热力学的起源可以追溯到18世纪末，当时科学家开始研究热量传递和能量转化的规律。
其中，卡诺提出了热力学第一定律，即能量守恒定律，认为能量既不能被创造也不能被毁灭，只能转化形式。
同时，卡诺还提出了热力学第二定律，即热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是从高温物体传递到低温物体。
这两个定律为后来的热力学研究奠定了基础。
2. 热力学定律的发展随着科学技术的进步，热力学的研究逐渐深入。
19世纪，克劳修斯和开尔文等科学家进一步发展了热力学定律。
克劳修斯提出了热力学第三定律，即绝对零度不可达到，熵在绝对零度时为零。
开尔文则提出了热力学第四定律，即热力学过程不可逆的原理。
这些定律的提出丰富了热力学的理论体系。
3. 热力学的应用热力学的研究不仅仅是理论上的探索，还有许多实际应用。
热力学在能源领域的应用尤为广泛。
例如，蒸汽发电厂利用热力学原理将燃料的化学能转化为电能；空调系统利用热力学原理实现室内温度的调节；热力学还在化学工程、材料科学等领域发挥着重要作用。
4. 现代热力学的发展随着科学技术的不断进步，热力学的研究也得到了长足的发展。
现代热力学已经与其他学科相结合，形成了许多交叉学科，如统计力学、非平衡热力学等。
这些新的研究领域使得热力学的应用更加广泛和深入。
5. 热力学的未来展望随着人类对能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，热力学的研究也面临新的挑战和机遇。
未来，热力学将继续发展，为解决能源和环境问题提供更多的科学依据和技术支持。
同时，热力学的研究还有待进一步深入，特别是在微观和纳米尺度上的研究。
总结：热力学作为一门研究能量转化与传递的科学，经历了从早期热力学原理到现代热力学的发展过程。
早期的热力学原理由卡诺提出，随后克劳修斯和开尔文等科学家进一步发展了热力学定律。
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化学热力学的发展简史姓名：xx 学号：xx1 引言化学热力学是物理化学中最早发展起来的一个分支学科，主要应用热力学原理研究物质系统在各种物理和化学变化中所伴随的能量变化、化学现象和规律，依据系统的宏观可测性质和热力学函数关系判断系统的稳定性、变化的方向和限度。
化学热力学的基本特点是其原理具有高度的普适性和可靠性.对于任何体系,化学热力学性质是判断其稳定性和变化方向及程度的依据。
也就是说,相平衡、化学平衡、热平衡、分子构象的稳定性、分子间的聚集与解离平衡等许多重要问题都需要用化学热力学的原理和方法进行判断和解决。
化学热力学的研究范畴决定了它与化学乃至化学学科以外的其他学科具有很强的交叉渗透性。
化学热力学在化学学科的发展中发挥着不可替代的重要作用,与其他学科的发展相互促进。
热力学的历史始于热力学第一定律，100多年来，化学热力学有了很大的发展和广阔的应用。
2 化学热力学的筑基化学热力学的主要理论基础是经典热力学。
19世纪上半叶，作为物理学的巨大成果，“能”的概念出现了; 人们逐渐认识到热只是能的多种可互相转换的形式之一，科学家意识到了统治科学界百年之久的“热质说”是错误的，于是热力学应运而生。
19世纪中叶，人们在研究热和功转换的基础上，总结出热力学第一定律和热力学第二定律，解决了热能和机械能转换中在量上的守恒和质上的差异。
1873-1878年，吉布斯进一步总结出描述物质系统平衡的热力学函数间的关系，并提出了相律。
20世纪初，能斯特提出了热定理，使“绝对熵”的测定成为可能。
为了运用热力学函数处理实际非理想系统，1907 年，路易斯提出了逸度和活度的概念%至此，经典热力学建立起完整的体系。
2.1 Hess定律俄国的赫斯很早就从化学研究中领悟了一些能量守恒的思想。
1836年，赫斯向彼得堡科学院报告: “经过连续的研究，我确信，不管用什么方式完成化合，由此发出的热总是恒定的，这个原理是如此之明显，以至于如果我不认为已经被证明，也可以不假思索就认为它是一条公理。
”此后，赫斯从各方面对上述原理进行了实验验证，并于1840年提出了著名的Hess 定律: “当组成任何一种化学化合物时，往往会同时放出热量，这热量不取决于化合是直接进行还是经过几步反应间接进行。
”2.2 热力学第一定律1850年，科学界已经公认能量守恒是自然界的普遍规律。
对能量守恒与转化定律做出明确叙述、贡献突出的科学家主要有德国的梅耶尔、赫姆霍兹和英国的焦耳。
梅耶尔是第一个完整提出能量守恒与转化原理的人，他在1842年发表的题为《热的力学的几点说明》一文中，宣布热和机械能的相当性和可转化性。
但在论文发表的最初几年，他的著作不仅没有得到科学界的重视，反而受到一些著名物理学家的反对。
德国的赫姆霍兹是第一个从多方面论证能量守恒与转化定律的科学家，1847 年，他完成了著名的论文《力的守恒》，在文中他充分论述了能量转化与守恒这一命题。
不过他的这篇论文被认为是思辨性的、缺乏实验依据。
焦耳是英国著名的实验物理学家，他从1843 年开始以磁电机为对象测量热功当量，直到 1878年最后一次发表实验结果，先后做实验不下 400余次，采用了原理不同的各种方法，他所获得的日益精确的实验数据，为热和功的相当性提供了可靠的证据，使能量守恒与转化定律建立在牢固的实验基础之上，1850年，德国的克劳修斯首先提出了完整的热力学第一定律的数学形式。
他全面分析了热量 Q 、功 W 和气体状态u 的某一特定函数 u 之间的联系，考虑一无限小的过程，列出全微分方程为Q du A W δδ=+。
这里的 u 后来被人们称作内能或热力学能，. A 是热功当量，W 是外功,克劳修斯虽然没有使用能量一词，但实际上已经为热力学第一定律奠定了基础。
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域所具有的特殊形式。
2.3 热力学第二定律卡诺定理被提出后，许多科学家都开始对其进行研究。
1850 年，克劳修斯在《物理学与化学年鉴》上率先发表了题为《论热的动力及由此推出的关于热本性的定律》的论文，对卡诺定理做了详尽的分析。
在这篇论文中，克劳修斯正确地对卡诺定理作了扬弃。
1854年，克劳修斯发表了另一篇题为《热的机械论中第二个基本理论的另一形式》的论文。
在这篇论文中，克劳修斯更加明确地阐明:“如果没有与之联系的、同时发生的其他变化的话，热永远不能从冷的物体传向热的物体。
关于两个不同温度的物体间热交换的种种已知事实证明了这一点; 因为热处处都显示企图使温度的差别均衡之趋势，所以只能沿相反的方向，即从热的物体传向冷的物体。
因此，不必再作解释，这一原理的正确性也是不证自明的。
”与此同时，开尔文也在这方面进行研究，1851 年，他在《爱丁堡皇家学会会刊》上发表了3 篇论文，题目都是《热的动力理论》。
在文中，他提出了一条公理: “利用无生命的物质结构，把物质的任何部分冷到比周围最冷的物体还要低的温度以产生机械效应，是不可能的。
”其实，克劳修斯所用的公理和开尔文所提出的公理是相通的，克劳修斯的说法和开尔文的说法是等价的。
至此，热力学第二定律与热力学第一定律一起，组成了热力学的理论基础。
2.4 热力学第三定律人们根据大量的低温研究实验总结出了热力学第三定律。
早在 1848年，开尔文在确定绝对温标的时候，就对绝对零度作了说明.1902 年，美国人理查兹在研究几种原电池的电动势与温度的关系时，发现温度越低，同一电池反应的r m G ∆ 与 r m H ∆之值越接近，但他未能认识到此结果的重要性。
1906 年，德国物理学家能斯特系统地研究了低温下凝聚系统的化学反应，提出了一个假设和相应的理论，称为能斯特热定理，并据此得出推论: “在低温下，任何物质的比热都要趋向某个很小的确定值，这个值与凝聚态的性质无关.”后来，能斯特通过实验证明这个很小的确定值就是零，这与爱因斯坦的量子热容理论一致。
1912年，普朗克把能斯特热定理推进了一步; 他假定在 0K 时，纯凝聚态的熵值等于 0，即0lim 0T K S →=。
1923年，路易斯和兰道尔给出了令人满意的热力学第三定律的表述: “若将绝对零度时完美晶体中的每种元素的熵值取为0，则一切物质均具有一定的正熵值; 但是，在绝对零度时，完美晶体物质的熵值为0。
”1927年，西蒙对热力学第三定律作了改进和推广: 在0K 下，对于内部已达到热力学平衡的系统，其所有状态间的熵差都等于0。
热力学第三定律“架设了从经典理论通向量子理论的桥梁。
”3 化学热力学发展趋势3.1 化学热力学向非线性非平衡态的发展对于化学反应，力和流之间的线性关系只在化学反应亲和力很小的情况下才成立，而人们实际关心的大部分化学反应并不满足这样的条件。
普里高津及其学派把不可逆过程热力学推广到非线性区域，从而建立了非线性非平衡态热力学。
当外界约束强烈，以致它在系统内部引起的响应与它不成线性关系时，系统则处于远离平衡的状态，非线性作用可以使系统演化到某种有序的定态，这时系统的熵不仅不具有极大值，而且也不再遵循最小熵产生原理，必须研究系统动力学的详细行为。
平衡态热力学是19世纪的巨大成就，非平衡态热力学则是20 世纪的成就。
进入21世纪，非平衡态热力学在理论上和应用上都将会有突破性进展。
3.2 生物热力学和热化学的研究化学热力学在生命科学中占有重要地位。
化学热力学中的熵理论在有关生命现象、肿瘤和药物学等生命科学领域中发挥着重要作用，而自由能则在生物大分子结构测定与生物能学领域中扮演重要角色。
例如，蛋白质结构域的划分在理论与应用上都具有重要意义。
20世纪 90 年代，人们主要根据蛋白质的几何特征对蛋白质结构域进行划分，但这种方法已不能适应现实情况。
蛋白质结构域的折叠是自由能变化所驱动的，可以用折叠自由能更为合理地对蛋白质结构域进行划分。
目前，有关蛋白质折叠的热力学研究成果颇丰。
3.3 材料热力学的研究纳米材料具有广阔的应用前景,已成为近20年来发展最快、最具活力的研究领域之一。
但是,关于溶液中纳米粒子与有机分子之间相互作用的研究,一般都以研究纳米粒子与1种或几种作为稳定剂的配体分子之间的相互作用为主,几乎没有关于配体分子包覆的纳米粒子与其他非配体分子相互作用的研究报道。
河南师范大学「JACS,2009,131(37):13206」利用热力学和谱学方法系统地研究了一些纳米粒子与非配体分子(如高分子化合物、有机酸、过氧化物等)的相互作用。
在此基础上,研究了聚乙烯吡咯烷酮包覆的银纳米粒子(Ag/PVP)与a-澳代异丁酸在乙醇溶液中的相互作用规律和本质。
研究发现,在UV光诱发下,Ag/PVP+澳代异丁酸的乙醇溶液的颜色随着UV辐照时间发生有规律的变化,并利用多种实验手段分析了这种颜色变化发生、发展的机理。
利用该研究成果,不仅可以通过Ag/PVP与嗅代异丁酸的强相互作用达到调控银纳米粒子光学性质的目的,而且可以实现对Ag/PVP表面的改性,对于纳米粒子的功能化具有重要的意义。
不同于传统共价反应过程,非共价相互作用主导的分子识别和自组装是热力学控制的过程,因此化学热力学和热分析作为研究分子间弱相互作用的重要手段,对于推动和促进超分子化学的发展具有重要的科学意义。
通过微量热实验测定超分子体系的键合稳定常数及其焓熵变化,进而阐述给受体间相互作用的热力学起源,揭示分子识别和自组装过程的驱动力,能够帮助化学工作者们更为深入认识和理解介于分子水平之上的超分子化学过程,并对合理设计高级复杂有序超分子组装结构提供重要的科学基础。
南开大学(Eur.J.Ogr.Chem.,2009,6:923)采用微量热滴定的手段深人系统研究了大环受体分子识别过程的热力学起源。
在研究环糊精分子识别的过程中发现,全甲基化环糊精对于偶氮苯同分异构体意外地展现出区域选择性键合,进一步量热滴定实验给出主客体相互作用的热力学起源,从而从焓熵贡献的角度解释了这一现象。
最近,他们(J.Phys.hemB,2010,DOI:10.1021/jp1 05821s)利用光谱和量热方法研究T带有手性氨基酸侧臂的环糊精对幽类生物分子的选择性键合的热力学行为,发现不同手性侧臂的引人可以改变主客体之间的键合模式,从而控制主体对客体的选择性。
他们与德国不莱梅Ja-eobs大学的WernerNau教授开展国际合作(.Chem.,2010,9:1704),研究了磺化杯芳烃的下缘取代基效应,即下缘取代基团如何影响磺化杯芳烃的识别行为及其热力学性质,结果表明,下缘取代不仅改变了磺化杯芳烃的键合性质而且影响了主客体相互作用过程的热力学起源和驱动力,特别是对于球形分子的键合,由焓驱动过程转变为熵驱动过程。
4 结语从化学热力学的发展历程中可以看出，20 世纪之前物理化学家普遍重视实验结果的经验归纳，忽视理论推导。