热力学第一定律：热和功是等效的.无论何时热做了功，那么与功成正比的热就被消耗了.Clausius有实验事实说明这个定律，并且这个实验不是Clausius本人的，而是来源于焦耳.1850年的论文中包含了热力学第二定律的一种版本：热倾向于从高温物体流向低温物体.

Carnot提出了基于数学形式的卡诺循环，但是影响很小，clapeyron用图形将其表示出来，使得carnot的理论变得广为人知，卡诺的理论随后与Clausius和Thomson的热力学理论相结合.

绝对温度或绝对零度是英国物理学家William Thomson在1848年发明的invented.Thomson以法国物理学家Charles的理论为基础给出一个绝对的刻度absolute scale.Charles的观察显示，气体在0℃也能继续降温变冷（从而体积变小），温度每降低1℃，气体的体积就会减小1/273.Charles的定律显示，在-273℃时，气体的体积将变为0.这种现象令那些不能理解气体的体积会变为零的科学家们困惑不解，或者说，当体积变为零时，气体到底发生了什么情况？

与焦耳在冷却气体方面一起工作之后，Thomson给出了如下建议：气体的温度是气体atoms（我们现在知道气体是以分子形式存在的，这里使用atom，主要是想表达气体的最小微粒，而不是原子的概念）的动能的反应.温度降低时气体原子的活性减小，运动量减小，占有的空间减小，因此体积就减小.在-273℃时，每一个原子atom的能量为0，此时他们停止运动并实际上不占有体积，Thomson认为这个理论适合于所有物质.

Thomson提出绝对温度的原因在于，他研究了 carnot-clapeyron理论时发现气体温度计只是提供了一种可操作的温度的定义，（可操作相当于可以实际使用），但是正如Charles的理论所述，当温度低于0°后，气体温度计的示数还会继续缩小，这和惠更斯提出的以冰点0°为0点的理论时相互矛盾的，理论的0点，按照Charles的理论，应该是-273°，这就需要提出一种新的温度的刻度，这种刻度的0点是摄氏度的-273°.

基尔霍夫和本生共同合作，通过一系列实验后得出3个定律，这三个定律显示有3种光谱

1. A luminous (hot)(sufficiently hot) solid or liquid， or a sufficiently dense gas， emits light of all wavelengths and so produces a continuous spectrum of radiation.

2. A low-density hot gas emits light whose spectrum consists of a series of bright emission lines. These lines are characteristic of the chemical composition of the gas.

3. A cool thin gas absorbs certain wavelengths from a continuous spectrum， leaving dark absorption lines in their place superimposed on the continuous spectrum.

3. A hot solid object surrounded by a cool tenuous gas (i.e. cooler than the hot object) produces light with an almost continuous spectrum which has gaps at discrete wavelengths depending on the energy levels of the atoms in the gas.

3. If the light from a hot glowing solid material passes through a gas of a cooler temperature then the spectrum has the discrete wavelengths characteristic of the gas deleted from the continuous spectrum of the material.

1.发光的或热的固体和液体、以及发光的或热的密度够大的气体发出所有波长的光，因此产生连续的光谱.（连续光谱）

2.低密度的热气体产生不同的颜色，这些颜色中存在一些亮线.（发射光谱）

3.连续光谱通过较低温度的气体时，会被该气体吸收相应频率的光线而产生暗线成为吸收光谱.

在试验中有这样的现象，用金箔细棒将食盐（含有钠）放在本生灯上燃烧，会产生黄光且有亮的黄色谱线.此时用太阳光射向本生灯，则在重叠的光谱中，黄色谱线的位置产生较暗darker的谱线.

于是，在相同或近似相同（由于太阳光的照射使本生灯温度略微增加）的温度条件下，钠既可以发光（发射谱线），也可以吸收光线，那么，吸收和发射光线之间有什么关系呢？为了安全起见，由于原子模型，或者细节的原子模型的解释还不能提供足够的可靠性，而热力学却相对可靠安全得多，因此基尔霍夫努力应用热力学来解释这种现象，并达到了一个十分重要的结论.

发射率emissive power（或emittance e）：任何物体在单位表面积、单位频率范围内的发射频率（辐射频率）.

吸收率a：入射到物体上的单位频率范围内的辐射中被吸收的部分.

基尔霍夫证明了发射和吸收率之比只是频率和温度两个变量的函数，与物体的大小，材质和尺寸没有关系.

基尔霍夫创建了一个思想实验（thought experiment）来研究辐射的发射率与吸收率之间的关系，这个实验包含了两块不同材质且相互平行的无限大平面之间的发射与吸收的平衡态.Kirchhoff created a thought experiment involving a radiative equilibrium between two emitting and absorbing infinite parallel plates of different materials facing each other.

对于特定波长λ，左边平面的发射率用E表示，这表示在单位面积单位时间内波长为λ的辐射发射出去的总能量.波长为λ的辐射的吸收率是被吸收的那部分辐射的比例（百分比），用A来表示左边平面的吸收率.反射率是指被反射的比例，用R表示左边平面的反射率，则R=1-A，右边平面的相应量用e，a，r表示.

现在来考虑右边平面单位面积上波长为λ的辐射的流入和流出.流出部分是发射率e，流入的有两个来源，一部分来源于直接吸收左边平面的辐射或间接地将来自左边的辐射反射到左边又有被部分被反射回来后被吸收的辐射，另一部分是右边平面发射后被左边平面反射回来而被吸收的部分.

从左边平面发射出的辐射E，第一次被右边平面吸收的比例是Ea，然后被反射到左侧的比例是Er，又有ErR被反射到右边平面后，第二次有ErRa被右边吸收，以此类推，第三次被右边吸收的有ErRrRa，从左边发射，被右边吸收的总量为

$$\eqalign{ & Ea + Ea\left( {rR} \right) + Ea{\left( {rR} \right)^2} + Ea{\left( {rR} \right)^3} + ... \cr & = Ea\left[ {1 + rR + {{\left( {rR} \right)}^2} + {{\left( {rR} \right)}^3} + ...} \right] \cr & = Ea\frac{{1 - {{\left( {rR} \right)}^n}}}{{1 - rR}} \cr & = \frac{{Ea}}{{1 - rR}} \cr} $$

右边平面发射出去e而被左边反射回来ER，然后有ERa被右侧吸收，又有Err被反射到左侧，再有ErrR被反射回右侧，第二次被吸收的为ErrRa，以此类推，右侧发出去e又被反射回来被吸收的总量为

$$\eqalign{ & eRa + eRa\left( {rR} \right) + eRa{\left( {rR} \right)^2} + eRa{\left( {rR} \right)^3} + ... \cr & = eRa\left[ {1 + rR + {{\left( {rR} \right)}^2} + {{\left( {rR} \right)}^3} + ...} \right] \cr & = \frac{{eRa}}{{1 - rR}} \cr} $$