(一)热力学的研究和能量守恒与转化定律的发现
第一个对蒸汽机效率进行精密的物理与数学分析的是法国工程师卡诺(L.N.M.Carnot, 1753-1832)。1800年,意大利的伏特发明了电池,实现了化学能向电能的转化。同年,英国人尼尔科逊用电池电解水,实现了电能向化学能的转化。1819年丹麦的物理学家奥斯特 (H.C.Oersted,1777-1851)发现了电能向机械能的转化。英国科学家法拉第等人发现了电磁感应现象,表明机械能也可向电能转化。德国医生迈尔最早公布能量守恒与转化定律。
能量守恒与转化定律的发现,揭示了热、力学、电、化学等各种运动形式之间的统一性,使物理学达到空前的综合和统一。能量守恒与转化定律实际上就是热力学第一定律。
德国的克劳胥斯在重新研究卡诺的工作中,发现了热力学第二定律,这一定律揭示了热运动的过程是不可逆,在此基础上他提出了“热寂说”,认为宇宙总会有这样一天,即那时所有的运动都变成了热运动,最后由于热量平衡,热虽然存在,但热运动没有了,宇宙就死亡,处于热寂状态。