谈及热力学，最为困难之处便在于将那些抽象的概念与实际的生活构建起联系，今天我们不会去进行那些繁杂的数学推导，而是沿着那样一条清晰的逻辑线索，瞧瞧物理学家究竟是依循着怎样的步骤从日常现象里提炼出定律的，之后又怎样反过来运用它对世界予以解释的，比如说给你计算一下声速。

温度的本质是什么

当把两个物体放置在一起，随着时间的延续，它们的温度会变得相同，这种情况被称作热平衡。然而，为何它们能够达成一样的状态？原因仅仅是由于在它们的背后，存有一个共同起作用的物理量，这个物理量便是温度。温度并非是随意进行定义的，它需要具备可被测量的特性。

对于古人而言，他们当时察觉到水银随着热胀与否，冷缩的情况极为稳定。于是，他们设定把混合物形态处于冰与水交融状态下的体积确定为0度。与此同时，将处于沸腾情况下的水的拥有的体积规定为100度。然后，把处于两者之间的范围均匀地划分作100等份。如此这般，出现的结果是，体积所产生的变化能够直接对应于温度所发生的变化，基于此，温度计便以这样的方式诞生了。

理想气体搭建宏观微观桥梁

经实验发觉，当压强保持不变之际，气体的体积与温度呈现出单纯的线性关联。这给予了物理学家一种启迪：或许能够借由气体去揭开关于温度更为深层的意涵。他们将气体分子微观层面的运动与在宏观层面测量得出的压强关联在一起。

到最后得出了一个相当漂亮的结论，那就是温度实际上反映出的是气体分子平均动能的大小。每一个自由度所分到的能量是恒定不变的，其数值等于二分之一kT。这样的一种关系让温度这个属于宏观范畴的概念拥有了牢固的微观基础。

热力学第一定律的诞生

哪是系统内能变化的来源之处呢？存在着仅有的两条通路：其一为外界针对系统开展做功，其二是热量进行传递。将这两者予以相加，便等同于系统内能的增加数量，这便是被称作热力学第一定律的内容，其本质是能量守恒于热学领域当中的一种呈现。

在此需要留意加以区分，功并非系统自身所具备的事物，热量同样也不是系统自身所拥有的东西，它们仅仅在变化进程当中才会出现，而内能却是系统状态的天然属性，这犹如你口袋里面的钱，无论你怎样去赚取，又怎样去花销，最终所剩余的那个数值才是属于你的。

绝热过程与状态方程推导

所说的绝热，指的是系统发生变化之际和外界不存在热量交换；在这种情况下，系统对外所作功用掉的能量，全然源于自身内能的降低；借助这个关系，聯繫先前取得的内能公式以及理想气体状态方程，便能够推导出绝热过程里压强与体积的关系。

经推导得出的公式显示，绝热膨胀之际压强的降低相较于等温过程更为迅速。这是由于，等温过程能够从外界吸收热量以此维持温度，然而绝热过程全然是依靠消耗自身的内能来对外进行做功。

卡诺循环的物理图像

在压强与体积所构成的图上，存在着一个循环，此循环是由四条曲线共同围成的，其中包含两条等温线以及两条绝热线。起始时把气体放置于高温热源当中进行等温膨胀，随后将其拿出实施绝热膨胀从而降温，接着再把它放置于低温热源里进行等温压缩，最终通过绝热压缩使其回到起始的点。

叫做卡诺循环的这个循环，围起来的面积所代表的是气体对外做的净功。尽管这是一个理想模型，然而它把热机效率的理论极限揭示了出来，给后来热力学第二定律的建立奠定了基础。

绝热过程算出空气中声速

声音于空气中传播之际，空气被压缩以及膨胀的速度十分迅速，没有闲余时间与周围进行热量交换，故而必定要按照绝热过程予以处理，不可采用等温过程。这便是运用等温过程计算得出的声速与实验相悖的缘由。

通过把绝热方程以及理想气体状态方程予以运用，并同牛顿的力学推导合并在一起，便能够精确地计算出空气中的声速。此结果与实验测量值极为贴切地相符，证实了 thermophysical理论的准确无误，此外也表明物理学的各个分支是相互扶持的、相互呼应的。

你可曾思索过，于夏天之际给自行车胎打气之时，气筒缘何会发热发烫？此背后究竟是哪一个热力学过程在发挥作用？欢迎于评论区去分享你的见解看法。若是觉着这篇文章对你产生了帮助之处，可千万别忘记点赞以及分享给更多的友人朋友。