Lịch sử của Nhiệt động học

Lịch sử nhiệt động học được nối tiếp quanh việc hiểu 3 khái niệm: Nhiệt độ, “nhiệt” và năng lượng. Ngay cả nhiệt động học hiện đại nghiên cứu các vấn đề tổng quát hơn, thì môn khoa học đó cũng chỉ được hình thành tại thời điểm khi mà ba khái niệm trên đã được nhận thức một cách đúng đắn.

Thời Trung Cổ, khái niệm về thiết bị lẫn lộn với khái niệm nhiệt độ, liên hệ chặt chẽ với lửa. Một số dụng cụ, các máy nhiệt nghiệm đã được chế tạo để làm nổi bật sự tăng lên của nhiệt độ bằng cách sử dụng sự giãn nở của không khí.

Kể từ thời Phục sinh, vật lí trở thành môn khoa học định lượng và các nhiệt biểu thực sự đầu tiên đã xuất hiện.

Daniel Fahrehelit (1686 - 1736) đề nghị một thang nhiệt độ, gần với thang hiện còn sử dụng ở một số nước dựa trên việc giãn nở của thuỷ ngân trong một cột hình trụ. Theo quy ước, ông gán điểm nóng chảy của nước đá là 32 ⁰, và nhiệt độ thông thường của cơ thể là 96 ⁰, các nhiệt độ tuỳ ý đó đã tránh việc sử dụng các số âm với các nhiệt độ mùa đông thường thường ở châu Âu.

Ander Celsius năm 1741 đề xuất một thang nhiệt động bách phân dựa trên sự giãn nở của thuỷ ngân hiện đang được sử dụng. Công ước năm 1794 quy định rằng “Một độ nhiệt sẽ là một phần trăm của khoảng cách giữa nhiệt độ của nước đá đang tan và nhiệt độ của nước sôi”.

Máy hơi nước đầu tiên được chế tạo vào thế kỷ XVIII Nhà bác học James Watt (1736 - 1819) đã hoàn thiện chúng khoảng năm 1780. Bắt đầu từ đó việc ứng dụng các máy hơi nước đã được triển khai nhanh chóng trong vận tải và trong công nghiệp. Sau này trong cuộc cách mạng khoa học & công nghệ, các nhà bác học đã nghiên cứu chính xác tính chất của hơi nước; các công trình đó đã cho ra đời một môn khoa học mới: Nhiệt động học.

Lý thuyết Nhiệt động thống kê liên kết các định luật nhiệt động học với các định luật của cơ học áp dụng các hạt. Các kết quả đầu tiên chủ yếu của nhà bác học Áo Ludwig Boltzmann (1844 - 1906).

Các định luật cân bằng hoá học là hệ quả của các định luật nhiệt động học. Các công trình của Helmholtz và của Gibbs là khởi thuỷ của Nhiệt động hoá học.

Các nhà nghiên cứu nhiệt động của thế kỷ XIX đã nghiên cứu tới các hệ cân bằng, nghĩa là các hệ ngừng biến đổi, hay các hệ biến đổi ở rất gần cân bằng. Nhiệt động học đã thực hiện một bước nhảy mới khi một số nhà Vật lí nghiên cứu sự biến đổi của vật chất trong các điều kiện không cân bằng quan trọng: Sự chảy rối của chất lỏng, sự thay đổi nhiệt độ mạnh, các hệ tham gia phản ứng hoá học… Fringogine năm 1977 đã nhận được giải thưởng Nobel về Hoá học do các đóng góp vào lĩnh vực nhiệt động học không cân bằng.