热力学第一定律
贡献者: addis; _Eden_; ACertainUser
图 1:热力学第一定律
定理 1 热力学第一定律
系统的内能 增加等于外部对系统传递的热量 (流入系统为正)减去系统对外做功 (系统对外做功为正):
热力学第一定律写成微分形式是
如果仅有体积功,那么
1热力学第一定律是能量守恒在热力学中的体现,在经典热力学中是一条公理。热力学第一定律的另一种表述是:第一类永动机是不可能的。
未完成:什么是第一类永动机?链接到永动机文章
1. 内能、功、热
内能 指系统包括的总能量,包括(但不限于)系统内分子的平动动能、转动动能、分子间的相互作用能等,是一个状态量。系统的内能有时也用 表示。
热 是指系统与环境由于温度差而引起的能量转移,是通过微观粒子的无规则相互作用传递的,是一个过程量。
功 是指除热之外的其他能量传递形式,一般是由宏观的作用力和宏观位移产生的,例如机械功等于压力乘以体积变化、表面功等于表面张力乘以表面积变化等,也是一个过程量。
例 1 膨胀的气体
对于活塞容器中克服外界压力膨胀的气体,把外界压强记为 ,系统体积记为 ,那么系统克服外压、对外做的功可以写成:
2. 状态量与过程量
内能 只和系统的状态有关,被称为状态量。所以 也只与系统的初始和最终的状态有关,与中间的过程无关。系统发生微小变动时,状态量的微小变化一般记为 。
和 和系统变化的过程本身有关,被称为过程量,也就是说即使系统的初末状态确定,系统变化的具体过程不一样,也会导致它们的不同。系统发生微小变动时,过程量一般记为 。
1. ^ 本文参考自朱文涛《简明物理化学》