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经典热力学方法是建立在系统处于平衡态或可逆过程的基础上，由相应的热力学函数，如热力学能U、焓H、熵S、亥姆霍兹自由能A和吉布斯自由能G等，描述化学变化的热力学基本规律，主要的热力学基本原理包含热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律，针对热力学基本原理的建立和热力学基本定律进行简要阐述。

迈尔首次发表论文阐述了能量守恒定律的内容，焦耳通过大量的实验证明热功当量，如：重物下落，带动叶片，搅动水，使水升温；机械功压缩汽缸，把汽缸放入水中，测水温升高；机械功转动电机发电，电流通过电热丝使水温升高。

擦水中的铁片，使水温升高等等各种实验结果，他验证了各种实验结果的一致性，给予能量守恒和转化定律的坚实基础，焦耳提出的能量守恒定律得到物理学界公认，热力学第一定律已经完全建立了。

蒸汽机在工业上广泛使用过程中，工业界对热机效率研究十分重视，1824年，卡诺发表了《关于热动力以及热动力机的考察》著作，系统地探讨了热机工作的本质，他的卡诺定理在理论上阐明了提高热机效率的根本途径。

指出了热－功转换的条件及热效率的最高理论限度，为热力学第二定律的建立奠定了基础，1834年克拉珀珑发表了《关于热动力备忘录》，总结了卡诺的主要工作，并对卡诺循环进行了描述，1850年克劳修斯把卡诺循环推广到任意循环过程，在1850年和1851年克劳修斯和开尔文分别发表了对热力学第二定律的表述，热力学第二定律已经基本建立了。

热力学第一定律是能量守恒与转化定律，其数学表示式为：

式（1）中的ΔU、Q和W分别表示为热力学能增量、体系从环境吸收的热量和环境对体系做的功，热力学第一定律的微分式为：dU＝δQ＋δW。

热力学第二定律是化学变化的方向和限度，开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全转变为功而不产生其他影响，克劳修斯表述：热量不可能从低温物体传送到高温物体而不产生其他变化，热力学第二定律的本质是功与热的转化具有不可逆性，热力学第二定律的数学表达式为：