汤姆森-贝特洛原理

汤姆森-贝特洛原理（Thomsen-Berthelot principle）是化学发展史上关于热力学方面的一个假设。1854年丹麦化学家尤利乌斯·汤姆森首先提出了这一原理，他认为所有自发的化学反应都伴随着热的产生。

历史背景1864年法国化学家马塞林·贝特洛再次独立提出了它，并强调自发的化学反应会趋向于放出热量最多的方向进行。1这一假设解释了一些化学反应，但是在自发发生的吸热反应和可逆反应的解释方面遇到了困难。1875年贝特洛对这一原理进行了修正，提出了体系作出的最大功的概念。1876年约西亚·吉布斯和1882年德国科学家赫尔曼·亥姆霍茨分别证实了化学反应并非趋于放出最大热量，而是趋于产生最大功，即使得体系的自由能趋于最小，从而否定了这个假设。

热化学在热力学中，吉布斯自由能或亥姆霍兹自由能基本上是“自由”或可用于外部工作的化学反应的能量。从历史上看，“自由能”是古代化学家用来描述引起化学反应的“力”的热化学术语“亲和力”的更先进和准确的替代品。该术语至少可以追溯到1250年Albertus Magnus的时代。

根据诺贝尔化学家和化学工程学教授Ilya Prigogine的说法：“由于牛顿的力学概念解释了运动，化学家们想要一个类似的'驱动力'概念用于化学变化？为什么会发生化学反应，为什么它们会在某些点停止？化学家称之为“力”，导致化学反应的亲和力，但它缺乏明确的定义。

在整个18世纪，关于热和光的主流观点是由Isaac Newton提出的，称为“牛顿假说”，其中指出光和热是由其他形式的物质吸引或排斥的物质形式，类似于引力或化学亲和力的力。

在19世纪，法国化学家Marcellin Berthelot和丹麦化学家Julius Thomsen试图利用反应热来量化化学亲和力。1875年，在对大量化合物的反应热量进行量化后，Berthelot提出了“最大限度工作原理”，其中所有化学变化都在没有外部能量干预的情况下发生，倾向于生成物体或释放出来的物体系统。

热力学随着1950年代和60年代前两个热力学定律的发展，反应热和与这些过程相关的工作被赋予了更精确的数学基础。1876年，威拉德·吉布斯在他的300页“关于异质物质的平衡”中统一了所有这些。例如，假设我们有一个通用的热力学系统，称为“主要”系统，我们将其机械连接到“可逆工作源”。可逆工作源是一种系统，当它工作或完成工作时，不会改变其熵。因此它不是热力发动机并且不会因摩擦或热交换而消散。一个简单的例子是无摩擦弹簧，或重力场中滑轮上的重物。进一步假设，我们将主系统热连接到第三个系统，即“可逆热源”。可逆热源可以被认为是其中所有变换都是可逆的热源。

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所