热力学第一定律

             

贡献者: _Eden_; addis

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预备知识 压力体积图,理想气体内能

   热力学第一定律能量守恒在热力学中的形式.热量是指当热学系统出现温度差时引起的能量转移.热力学第一定律表明,外部对系统传递的热量 $Q$ 等于系统对外做功 $W$ 加上系统的内能 $E$ 增加:

\begin{equation} \Delta Q = W + \Delta E \end{equation}
系统的内能有时也用 $U$ 表示.热力学第一定律的另一种表述是:第一类永动机是不可能造成的.
未完成:什么是第一类永动机?链接到永动机词条

   虽然功和热都是能量的转移,但热是通过微观粒子的无规则相互作用传递的,而功在热力学中特指宏观的作用力和宏观位移产生的.对于容器中的气体,把系统的压强记为 $P$,体积记为 $V$,对外做功可以写成积分形式:

\begin{equation} W = \int_{V_1}^{V_2} P \,\mathrm{d}{V} \end{equation}
热力学第一定律写成微分形式是
\begin{equation} \,\mathrm{d}{Q} = \,\mathrm{d}{W} + \,\mathrm{d}{E} = P \,\mathrm{d}{V} + \,\mathrm{d}{E} \end{equation}
注意 $Q$ 和 $W$ 和系统变化的过程本身有关:也就是说即使系统的初末状态确定,中间的过程不一样也会导致它们的不同.这样的量被称为过程量.$E$ 前面用的是全微分符号,是因为内能 $E$ 之和系统的状态有关,被称为状态量.所以 $\Delta E$ 也只与系统的初始和最终的状态有关,与中间的过程无关.

  

未完成:写一些理想气体的例题,例如 PV 图种,计算两点间延着不同轨迹的热量

   对理想气体,令分子自由度为 $i$,有

\begin{equation} E = \frac{i}{2}n RT \end{equation}


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