热学第一定律

什么是热力学第一定律？~

热力学第一定律（the first law of thermodynamics）就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为Q=△U+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律（second law of thermodynamics），热力学基本定律之一，其表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
又称“熵增定律”，表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。

扩展资料：
热力学第一定律本质上与能量守恒定律是的等同的，是一个普适的定律，适用于宏观世界和微观世界的所有体系，适用于一切形式的能量。
自1850年起，科学界公认能量守恒定律是自然界普遍规律之一。能量守恒与转化定律可表述为：
自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，是人类经验的总结，也是热力学最基本的定律之一。

对热力学第一定律的理解

热力学第一定律热力学第一定律就是能量守恒定律。或者说是热力学范畴内的能量守恒定律。所谓能量守恒与转化定律即“自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在转化中，能量的总量不变。”首先考虑在绝热过程中能量的传递和转化。从逻辑上说，在绝热过程的定义中可以不涉及热的概念：一个过程，其中物体状态的变化完全是由于机械的或电的直接作用的结果，而没有受到其他影响，称为绝热过程。绝热过程中，体系状态的变化完全是由于体系对环境作功，或者是环境对体系作功所引起。
　　从1840年开始，在长达二十多年的期间内，焦耳作了一系列的实验，其中的两个如1.3所示。在图1.3A中，水盛在由绝热壁构成的容器内，重物下降带动叶片在水中搅动，水温受叶片搅动而升高。

如果把水和叶片看作体系，其温度的升高(状态的改变)完全是重物下降作功的结果。在图1.3B中，水和电阻器放在由绝热壁构成的容器内，接上电源，让稳定电流通过电阻器而使水温升高。如果把水和电阻器看作体系，其温度的升高完全是电源作功的结果。这两个绝热过程的实验结果表明，使同量之水升高一定的温度，所需的功在实验误差范围内是相等的。焦耳反覆进行的大量实验都说明：无论以何种方式使一个绝热体系自一定的始态变到一定的终态，所需之功都是相等的。换言之，“绝热功之多少只为体系始终态所决定，而与途径（作功方式）无关。”这说法可算是第一定律的一种特殊形式。

　　状态函数的改变量只为体系的始终态所决定，而与变化途径无关。绝热功与“状态函数的改变量”性质相同，因此可以用绝热过程中外界对体系所作的功WS定义一个状态函数U。在终态B与始态A之差

　UB－UA＝DU＝WS （1-13）　　称状态函数U为内能。

　　外界对体系作功，Ws为正，体系内能增加；体系对环境作功，WS为负，体系内能减小。不作功的绝热体系为孤立体系，由式(1-13)得孤立体系中所进行的任何过程，DU＝0，即“孤立体系内能不变”，这也是第一定律的一种表述，孤立体系中内能是守恒的。

　　经验表明，在不作功的情况下，当体系与温度不同的另一物体相接触时(无绝热壁相隔)，体系的状态亦会发生变化，其内能自然也会变化。“在不作功的情况下，封闭体系内能的改变称之为热”，这可作为热的定义。

　　W＝0， Q＝DU＝UB－UA （1-14）

　　热是不同于功的体系与环境交换能量的另一种方式。体系吸热，Q为正，体系内能增大；体系放热，Q为负，体系内能减小。一物体吸热，必有另一物体放出等量的热，反之亦然。

　　过程中，体系既吸热Q，环境对体系又作功W，那么体系内能之改变[结合式(1-13)与式(1-14)]

DU＝Q＋W （1-15）对微小变化过程，写成　dU＝d Q＋d w （1-16）　　　

　式(1-15)和(1-16)是热力学第一定律的数学表达式。

　第一定律可表述为：“体系在过程中内能之改变等于在过程中体系吸收的热加上外界对体系所作的功。”

　　应当强调，内能是状态函数，是体系的容量性质。当体系的初态A和终态B给定后，内能的改变就有确定值，与体系从A到B过程所经历的途径无关。dU是内能函数的全微分。内能是指体系内部的能量，包括分子运动的平均能、转动能、振动能、电子及核的能量，以及分子与分子间相互作用的位能等。除内能外，体系还可以有整体运动的动能，在外力场中的位能。化学热力学中，通常是研究宏观静止的物体，无整体运动，并且一般没有特殊的外力场存在(电磁场、离心力场等)，因此无须考虑体系整体运动的动能和在外力场中的位能。

　　还需注意，式(1× 15)和(1× 16)中的初态和终态应是平衡状态，而过程所经历的中间状态则可以是不平衡的。式(1× 15)和(1× 16)只给出体系内能在过程中的改变量，至于体系内能的绝对数值，热力学是无法确定的。

　　功和热不是状态函数，不是体系的性质，是与过程有关的物理量。功和热是体系与环境交换能量的两种不同方式，功是宏观方式，与广义位移相联系；热是微观方式，是由于温度的不同，而在体系与环境间所交换的能量。W和Q不能进行微分，d w和d Q不是全微分，它们分别代表微量的功和微量的热。设体系由状态A经历两个不同的过程Ⅰ和Ⅱ到达状态B，过程Ⅰ的功和热是W1和Q1，过程Ⅱ的功和热是W2和Q2，一般地说，　W1≠W2，Q1≠Q2，但W1＋Q1＝W2＋Q2。

　　热力学第一定律是人类长期实践的经验总结，十八世纪资本主义发展时代，人们在生产斗争中幻想制造一种机器，能不断地自动作功，而不需任何动力或燃料或他种供给品。后来人们把这种假想的机器称作第一类永动机。在这个幻想指导下，曾经有许多人提出了多种多样的所谓永动机的设计，但所有这些设计在实践中都失败了。在1775年巴黎科学院宣布了不接受关于永动机的发明，这说明当时在科学界已经认识到制造永动机的企图是徒劳无功的了。但是最后确立第一定律，还要在自1840年开始的焦耳和迈耶的热功当量的实验之后。大量实验所得到的结果都是一致的，说明热和功之间有一定的转换关系，这为能量守恒原理提供了科学的实验证据。以后经过精确实验的测定知道1cal(卡)＝4.184J(焦耳)。到1850年，科学界已经公认能量守恒是自然界的规律了。热力学第一定律因此还可表述为：“第一类永动机是不可能造成的。

,热力学第一定律:U = Q + W
符号法则:外界对物体做功,W为"+".物体对外做功,W为"-";
物体从外界吸热,Q为"+";物体对外界放热,Q为"-".
物体内能增量U是取"+";物体内能减少,U取"-".

应用就是 我们要获得一总能量 就要靠另一总来转化 而不是创造 比如发电 开汽车加油 人取暖 都要耗费其他能量

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矿区13996673066： 热力学第一定律 - 搜狗百科？
底剑帮备：[答案] ΔU=W+Q 导致热学系统内能变化的方式有两种,做功和热传递,所以内能的变化等于这两种方式造成的变化之和 外界对系统做功W为正,系统从外界吸热Q为正

矿区13996673066： 热力学第一定律的表达式为______,其中△U含义为______,Q的含义为______,W的含义为______. - ？
底剑帮备：[答案] 热力学第一定律的表达式为△U=Q+W,其中△U含义为物体内能的增量,Q的含义为物体从外界吸收的热量,W的含义为外界对物体做的功. 故答案为:△U=Q+W,物体内能的增量,物体从外界吸收的热量,外界对物体做的功

矿区13996673066： 什么是热力学第一定律,它的表达式是怎样的? - ？
底剑帮备：[答案] 热可以变为功,功可以变为热,一定量的热消失时,必产生一定量的功,消耗一定量的功时,必出现与之对应的一定量的热. 热力学第一定律的表达式如下: Q=Aω (1—15) 式中A在工程单位制中A=1/427 kcal/(kgf·m)在国际单位制中,工程热量均用焦耳...

矿区13996673066： 简述热力学第一定律的文字表述,说明系统与外界叫唤的能量有哪些 - ？
底剑帮备：[答案] 热力学第一定律又称能量守恒和转换定律,是热力系内物质的能量可以传递,其形式可以转换,在转换和传递过程中各种形式能源的总量保持不变.系统与外界交换的能量有热能与功(可转化为动能等).

矿区13996673066： 什么叫热学第一定律 - ？
底剑帮备： 热力学第一定律 :也叫能量不灭原理,就是能量守恒定律. 英文翻译:the first law of thermodynamics 简单的解释如下 : ΔU = Q+ W(这里的W是外界对系统做的功) 或ΔU=Q-W(目前通用这两种说法,以前一种用的多),为了避免混淆...

矿区13996673066： 热力学第一定律的内容 - ？
底剑帮备：[答案] 热力学第一定律基本内容:热可以转变为功,功也可以转变为热;消耗一定的功必产生一定的热,一定的热消失时,也必产生一定的功.他的另一种表述是:第一类永动机是不可能造成的

矿区13996673066： 热力学第零、一、二、三定律分别是什么? - ？
底剑帮备：[答案] 热力学第零定律的语言表述是: 如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡,那么它们也必定处于热平衡. 热力学第一定律反映了能量守恒和转换时应该遵从的关系,它引进了系统的态函数——内能.热力学第一定律也可以表述...

矿区13996673066： 热力学第一定律的数学表达式,其物理意义如何 - ？
底剑帮备：[答案] 热力学第一定律是阐明能量转换及守恒的一个基本定律,它反映了工质在热力过程中的能量转换的数量关系.在工质不发生流动时,数学表达式为:q=u+W.这可以表述为:一般情况下,加给工质的热量一部分消耗于作膨胀功,另一部分蓄存于工质内...