热力学第一定律及其思考
热力学第一定律原理分析
热力学第一定律原理分析热力学是研究物质能量转化和守恒的学科，其中最基本的定律被称为热力学第一定律。
热力学第一定律表明能量在物理系统中是守恒的，它是整个热力学理论体系的基础。
本文将对热力学第一定律原理进行分析，探讨其相关概念、表述以及应用。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律，也称为能量守恒定律，指的是能量在物理系统中的守恒原理。
按照能量守恒原理，一个系统的内能变化等于从系统中传入的热量减去对外做功的量。
这可用一个简单的数学公式来表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收或放出的热量，W表示系统所做的对外功。
这个公式反映了能量不会自发地消失或产生，只能通过热量传递和对外做功的方式转移。
二、热力学第一定律的表述热力学第一定律可以用不同的形式表述，其中最常见的有以下几种形式：1. 热力学第一定律的简单表述：能量不会自发地产生或消失，只能从一个物体传递到另一个物体或转化为其他形式。
2. 热力学第一定律的数学表述：在一个热力学循环中，系统的内能变化等于循环过程中吸热与放热之间的差值，再减去对外做功的量。
3. 热力学第一定律的微观表述：能量守恒的原理可以通过分子级别的能量转移来解释，即分子间的热运动导致能量传递。
三、热力学第一定律的应用热力学第一定律是研究热力学问题的基础和出发点，它在各个领域都有重要应用，以下是其中的一些常见应用：1. 热力学循环中的工作原理：热力学第一定律揭示了热力学循环中能量的转移与转化，例如内燃机、蒸汽机等均基于这一原理进行工作。
2. 热力学过程中的能量分析：热力学第一定律可以用于分析热传导、热辐射等能量转移过程中的能量转化效率和能源利用率。
3. 热力学平衡条件的确定：热力学第一定律可以用于确定物质在不同温度下的平衡条件，从而对不同系统的热平衡进行分析。
4. 热力学系统的性质研究：热力学第一定律可以帮助研究者了解系统内部的能量分布和转移状况，从而更好地分析系统的性质和行为。
浅谈热力学第一和第二定律
论热力学第一和第二定律内容提要：热力学第一和第二定律是热力学的最基本最重要的理论基础，其中热力学第一定律从数量上描述了热能与机械能相互转换时数量的关系。
热力学第二定律从质量上说明热能与机械能之间的差别，指出能量转换是时条件和方向性。
在工程上它们都有很强的指导意义。
关键字：热力学第一定律热力学第二定律统计物理学哲学热现象是人类最早接触的自然现象之一。
从钻木取火开始，人类对热的利用和认识经历了漫长的岁月，直到近三百年，人类对热的认识才逐步形成一门科学。
在十八世纪初期，由于煤矿开采工业对动力抽水机的需求，最初在英国出现了带动往复水泵的原始蒸汽机。
后来随着工业的发展，随着对动力得更高要求，人们不断改进蒸汽机，从而导致蒸汽机效率的不断提高。
特别是1763~1784年间英国人瓦特对当时的原始蒸汽机作出的重大改进，这次改进直接推动了工业革命，是人类的生产力水平得到很大提高。
随着蒸汽机的广泛应用，如何进一步提高蒸汽机效率的问题变的日益重要。
这样就促使人们人们对提高蒸汽机热效率、热功转换的规律等问题的深入研究，从而推动了热力学的发展，其中热力学第一和第二定律便在这种发展中产生。
热力学第一定律：热力学的基本定律之一。
是能的转化与守恒定律在热力学中的表现。
它指出热是物质运动的一种形式，并表明，一个体系内能增加的量值△E（=E末-E初）等于这一体系所吸收的热量Q与外界对它所做的功之和，可表示为△E＝W＋Q 。
对热力学第一定律应从广义上理解，应把系统内能的变化看作是系统所含的一切能量（如化学的、热的、电磁的、原子核的、场的能量等）的变化，而所作的功是各种形式的功，如此理解后，热力学第一定律就成了能量转换和守恒定律。
在1885年，恩格斯把这个原理改述为“能量转化与守恒定律”，从而准确而深刻地反映了这一定律的本质内容。
同时热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不可能制造的。
在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械, 这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。
热力学第一定律的理解
解析 (1)由热力学第一定律可得ΔU＝ W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，气体 的内能增加了160 J。 (2)由于气体的内能仅与状态有关，所以 气体从状态2回到状态1的过程中内能应 减少，其减少量应等于从状态1到状态2 的过程中内能的增加量，则从状态2到 状态1的内能应减少160 J，即ΔU′＝－ 160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第 一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J， 即外界对气体做功80 J。 答案 (1)增加160 J (2)外界对气体做 功 80 J
【备选】 (2011· 江苏卷) 如图 所示，内壁光滑的汽缸水平放 置．一定质量的理想气体被活塞 密封在汽缸内，外界大气压强为 p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收 热量Q后，体积由V1增大为V2.则 在此过程中，气体分子平均动能 ______( 增大 选填“增大”、“不变” 或“减小”)，气体内能变化了 Q－p0(V2－V1) ______________.
P、V、 T
解析 由于对汽缸缓慢加热，温 度升高，气体分子平均动能 增大； 根据热力学第一定律: W＋Q＝ΔU， 其中气体对外做功: W＝－p0(V2－V1)， 气体内能变化: ΔU＝Q－p0(V2－V1). 答案 增大 Q－p0(V2－V1)
解析显隐
3.规律方法
规律方法
应用热力学第一定律应注意符号法则:
选修3-3 热学
热力学第一定律的理解
主讲人：徐礼艺
1.热点透析
热力学第一定律的理解
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内 能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传 递之间的定量关系，即ΔU＝Q＋W。
1.热力学第一定律的几种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于 物体内能的增加量． ②若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于 物体内能的增加量． ③若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0 或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量．
物理化学知识点总结(热力学第一定律)
热力学第一定律一、基本概念1.系统与环境敞开系统：与环境既有能量交换又有物质交换的系统。
封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统。
（经典热力学主要研究的系统）孤立系统：不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。
2.状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量n、温度T、压强p、体积V等。
根据状态函数的特点，我们把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。
广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具有加和性，是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大a倍，则相应的广度函数便扩大a倍。
强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关，如温度，压力，密度，摩尔体积等。
注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值。
二、热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：对于一个微小的变化状态为：dU=公式说明：dU表示微小过程的内能变化，而δQ和δW则分别为微小过程的热和功。
它们之所以采用不同的符号，是为了区别dU是全微分，而δQ和δW不是微分。
或者说dU与过程无关而δQ和δW却与过程有关。
这里的W既包括体积功也包括非体积功。
以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。
它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必然会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式，显然这种说法对于敞开系统没有意义。
三、体积功的计算1.如果系统与环境之间有界面，系统的体积变化时，便克服外力做功。
将一定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中，活塞上部施加外压。
当气体膨胀微小体积为dV时，活塞便向上移动微小距离dl，此微小过程中气体克服外力所做的功等于作用在活塞上推力F与活塞上移距离dl的乘积因为我们假设活塞没有质量和摩擦，所以此活塞实际上只代表系统与环境之间可以自由移动的界面。
练习思考-热力学第一定律(物理化学)
第一章 热力学第一定律首 页难题解析 学生自测题 学生自测答案 难题解析 [TOP]例 1-1某会场开会有1000人参加，若每人平均每小时向周围散发出400kJ 的热量。
试求：(1) 如果以礼堂中空气和椅子等为系统，则在开会时的30分钟内系统的热力学能增加了多少？(2) 如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统，则其热力学能的增加又为多少？ 解：(1)开会30分钟时产生的热量为：()J 100.2603010400100083⨯=⨯⨯⨯=Q此为恒容系统，故0=W 根据热力学第一定律： ()J 100.28⨯=+=∆W Q U(2) 因为此为孤立系统，所以：0=∆U例 1-2mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3膨胀到40.00 dm 3：（1）自由膨胀；（2）恒温可逆膨胀；（3）恒温对抗100kPa 外压下膨胀。
求上述三种过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。
解：（1）自由膨胀过程，0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -⨯--因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以：ΔU =ΔH =f (T )＝00=-∆=W U Q（2）因为理想气体等温过程，所以：ΔU =ΔH =0J 486000.1500.40ln 298314.82ln 12-=⨯⨯⨯-=-V V nRT W ＝ J4860=-=W Q （3）同理，ΔU =ΔH =0J 250010)00.1500.40(100000)(312e -=⨯-⨯-=--=－V V p WJ 2500=-=W Q例 1-3具有无摩擦活塞的绝热气缸内有5mol 双原子理想气体，压力为1013.25kPa ，温度为298.2K 。
（1）若该气体绝热可逆膨胀至101.325kPa ，计算系统所做的功。
（2）若外压从1013.25kPa 骤减至101.325kPa ，系统膨胀所做的功为多少？解：（1） R C V 25m ,=，R C p 27m ,=，4.1/m ,m ,==V p C C γK p T =-γγ1， γγγ--=121112/p p T T4.154)110298(4.1/14.04.04.12=⨯⨯=-T K 绝热 0=Q ， )(12m ,T T nC U W V -=∆=kJ 94.14)2.2984.154(314.8255-=-⨯⨯⨯=W （2）对抗恒定外压101.325kPa 绝热膨胀，0=Q ，U W ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--=1122e 12e )(p nRT p nRT p V V p W ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-=102.298314.852T )2.298(314.8255)(212m ,-⨯⨯⨯=-=∆T T T nC U VK 5.2212=TkJ 97.7)102.2985.221(314.85-=-⨯⨯-=W 学生自测题 [TOP]一、填空题1、系统的性质分为__________和_____________。
第2章 热力学第一定律
第2章 热力学第一定律思考题：1. 对一定量的理想气体，下列单纯PVT 过程是否可能：① 等温下绝热膨胀。
② 等压下绝热压缩。
③ 体积不变，而温度上升，且过程绝热。
④ 吸热而温度不变。
⑤ 温度不变，且压力不变。
2. 在一个带有无摩擦、无质量的绝热活塞的绝热气缸内充入一定量的气体。
气缸内壁绕有电阻丝，活塞上方施以一恒定压力，并与缸内气体成平衡状态，如图所示。
现通入一微小电流，使气体缓慢膨胀。
此过程为一等压过程，故Q p =ΔH ，该系统为一绝热系统，则Q p =0，所以此过程的ΔH=0。
此结论对否？3. 已知下述反应的Θ∆m r H ：① C(石墨) + 0.5 O 2(g) == CO(g) )(I H m r Θ∆② CO+ 0.5 O 2(g) == CO 2(g) )(II H m r Θ∆③ H 2(g) + 0.5 O 2(g) == H 2O(g) )(III H m r Θ∆④ 2H 2(g) + O 2(g) == 2H 2O(l) )(IV H m r Θ∆(i) )(I H m r Θ∆，)(II H m r Θ∆，)(III H m r Θ∆，)(IV H m r Θ∆是否分别是CO(g) ，CO 2(g) ，H 2O(g)， H 2O(l)的Θ∆m f H ？(ii) )(I H m r Θ∆，)(II H m r Θ∆，)(III H m r Θ∆是否分别是C(石墨)，CO 2(g)，H 2(g)的Θ∆mC H ？ 4. 什么情况下，一个化学反应的Θ∆m r H 不随温度变化？选择题：1. 绝热水箱中装有水，水中绕有电阻丝，由蓄电池供给电流。
假设电池放电过程中无热效应，通电后电阻丝和水的温度皆有升高。
A ．Q=0，W<0，ΔU<0 B. Q<0，W>0，ΔU>0 C ．Q>0，W=0，ΔU>0D. Q=0，W>0，ΔU>0E. Q<0，W=0，ΔU<0① 以电池为系统，水和电阻丝为环境，上述正确的是② 以电阻丝为系统，水和电池为环境，上述正确的是③ 以水为系统，电阻丝和电池为环境，上述正确的是④ 以水和电阻丝为系统，电池为环境，上述正确的是⑤ 以电池和电阻丝为系统，水为环境，上述正确的是2. 使公式p p Q H =∆成立的条件是A 开放体系，只作膨胀功，P 体=P 外=常数B 封闭体系，可作任何功，P 体=P 外=常数C 封闭体系，只作有用功，P 体=P 外=常数D 封闭体系，只作膨胀功，P 体=P 外=常数E 封闭体系，只作膨胀功，P 始=P 终=P 外=常数3. 根据热力学第一定律，关于封闭体系的描述正确的是A. 吸热Q 是状态函数B. 对外做功W 是状态函数C. Q-W 是状态函数D. 热力学能U 是状态函数4. 下列说法，哪一种不正确？A. 焓只有在特定条件下，才与系统吸热相等B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量C. 焓是状态函数D. 焓是体系可以与环境进行热交换的能量5.下列说法正确的是A. 热容C不是状态函数B. 热容C与途径无关C. 恒压热容C p不是状态函数D. 恒容热容C v不是状态函数6.某体系经历一不可逆循环后，下列说法错误的是A. Q=0B. W=0C. ΔU=0D. ΔC p=0E. ΔC v=0F. ΔH=07.公式ΔU=Q+W适用于什么体系A. 开放体系B. 封闭体系C. 孤立体系8.下列说法正确的是A. 理想气体经历绝热自由膨胀后，其热力学能变化为零；B. 非理想气体经历绝热自由膨胀后，其热力学能变化不一定为零；C. 非理想气体经历绝热自由膨胀后，其温度不一定降低。
热力学第一定律及其思考
热力学第一定律及其思考热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学中最基本的原理之一、它表达了能量在物体间的转化与传递过程中的守恒关系。
热力学第一定律通过对系统的能量进行计量和分析，揭示了能量的转化过程中存在的一些基本规律和限制条件，为热力学研究奠定了基础。
ΔU=Q-W其中，ΔU代表系统内部能量的变化，Q代表系统从外界吸收的热量，W代表系统对外界做的功。
1.能量守恒：热力学第一定律表明，能量在系统内外之间的转化和传递是守恒的。
在一个封闭的系统中，能量可以从一个形式转化为另一个形式，但其总量保持不变。
例如，当一个物体吸收了一定量的热量时，它的内能会增加；而当物体对外界做功时，它的内能会减少。
这种能量的转化和变化是相互关联的，且总能量守恒。
2.能量传递与转化：热力学第一定律表明，能量由高温物体传递给低温物体的过程中，总是伴随着一定量的热量传递和对外界做的功。
热量传递是通过热传导、对流和辐射等方式进行的，而对外界做的功则是通过物体对外部施加一定力的过程实现的。
这种能量的传递和转化使得物体的内能发生变化，从而影响其宏观性质。
1.能量转化的效率：根据热力学第一定律，能量的转化总是会伴随有一些能量的损失或浪费。
例如，热机的效率就是指输入的热量与输出的功之比，而这个比值永远小于1、这表明在实际的能量转化过程中，总是会有一部分能量以热量的形式散失，无法转化为有用的功。
因此，在热力学的分析和应用中，我们需要考虑如何提高能量转化的效率，以减少能源的浪费和环境污染。
2.能量平衡与系统稳定：热力学第一定律也可以作为一个宏观系统的能量平衡方程。
通过分析能量的输入、输出和转化过程，可以评估系统的稳定性。
当能量输入和输出相等时，系统达到了平衡状态；而当能量输入和输出不平衡时，系统就会发生变化和调整，以寻求新的平衡状态。
通过理解和应用热力学第一定律，可以帮助我们研究和控制宏观系统的能量平衡，从而实现系统的稳定和优化。
3.能量与环境：能量的转化和传递过程不仅影响着物体的性质和行为，也与环境之间存在着密切的关系。
第一章 热力学第一定律
第一章 热力学第一定律核心内容：能量守恒 ΔU=Q+W主要内容：三种过程（单纯pVT 变化、相变、化学反应）W 、Q 、ΔU 、ΔH 的计算一、内容提要1．热力学第一定律与状态函数（1）热力学第一定律： ΔU=Q+W （封闭系统） 用途：可由ΔU ，Q 和W 中的任意两个量求第三个量。
（2）关于状态函数（M ）状态函数：p 、V 、T 、U 、H 、S 、A 、G ……的共性： ①系统的状态一定，所有状态函数都有定值；②系统的状态函数变化值只与始终态有关，而与变化的途径无关。
用途：在计算一定始终态间的某状态函数增量时，为了简化问题，可以撇开实际的复杂过程，设计简单的或利用已知数据较多的过程进行计算。
ΔM （实）=ΔM （设）。
这种方法称为热力学的状态函数法。
③对于循环过程，系统的状态函数变化值等于零，即ΔM =0。
此外，对于状态函数还有如下关系：对于组成不变的单相封闭系统，任一状态函数M 都是其他任意两个独立自变量（状态函数）x 、y 的单值函数，表示为M=M(x 、y)，则注意：因为W 和Q 为途径函数，所以Q 和W 的计算必须依照实际过程进行。
⎰-=21V V a m bdV p W ，其中p amb 为环境压力。
Q 由热容计算或由热力学第一定律求得。
dy y M dx x M dM xy ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=)(1循环关系式-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂xM y M y y x x M )(22尤拉关系式xy My x M ∂∂∂=∂∂∂1（p 1,V 1,T 1） （p'1,V 1,T 2） 2（p 2,V 2,T 2） （p 1,V'1,T 2） VT 将热力学第一定律应用于恒容或恒压过程，在非体积功为零（即w'=0）的情况下有：Q V =ΔU ，Q p =ΔH （H 的定义：H=U+pV ）。
此时，计算Q v 、Q p 转化为计算ΔU 、ΔH ，由于U 、H 的状态函数性质，可以利用上面提到的状态函数法进行计算。
热力学第一定律
应用热力学第一定律讨论理想气体 等压、等容和等温过程的能量交换
演Байду номын сангаас分析：
思考： 思考： 1、做功改变内能的本质 、 a、摩擦生热 、 = 摩擦力做功 = 机械能 内能 转化 （减少） 减少） 增加） （增加） b、气体膨胀 、 = 做功 = 内能 机械能 转化 减少） （减少） （增加） 增加） 2、热传递改变物体内能的本质 、 热传递 一个物体的内能 另一个物体 转移
5、如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体 、如图为冲击摆实验装置， 共同摆起一定高度， 共同摆起一定高度，则下列有关能的转化说法中正确的是 （ E ） A、子弹的动能转变为沙箱和子弹的动能 、 B、子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能 、 C、子弹的动能转变为沙箱和子弹的内能 、 D、子弹的动能转变为沙箱和子弹的机械 、 能 E、子弹的动能一部分转化为沙箱和子 、 弹的机械能， 弹的机械能，一部分转化为沙箱和 子弹的内能
练习： 练习： 1、物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法正确的是（ D 、物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法正确的是（ A、机械能不变，内能不变 、机械能不变， B、机械能增加，内能不变 、机械能增加， C、机械能减少，内能减少 、机械能减少， D、机械能减少，内能增加 、机械能减少， 2、对一定质量的气体加热，气体吸收了420J的热量，它受 、对一定质量的气体加热，气体吸收了 的热量， 的热量 热膨胀后对外做的功是300J，气体的内能发生了下列那 热膨胀后对外做的功是 ， 种变化（ 种变化（ C ） A、增加720J 、增加 B、减少 、减少720J C、增加 、增加120J D、减少 、减少120J ）
2、一个物体，如果外界既没有对物体做功， 、一个物体，如果外界既没有对物体做功， 物体也没有对外界做功， 物体也没有对外界做功，那么 （1）如果物体吸收热量 ，它的内能如何变化？ ）如果物体吸收热量Q，它的内能如何变化？ 变化了多少？ 变化了多少？ （2）如果放出热量 ，它的内能如何变化？变化 ）如果放出热量Q，它的内能如何变化？ 了多少
热力学第一、二定律
二、能量守恒定律
内容：能量既不会凭空产生， 1、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭 空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式， 空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式， 或者从一个物体转移到另一个物体， 或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或 转移的过程中其总量不变． 转移的过程中其总量不变．
热力学第一定律 能量守恒定律 热力学第二定律
思考：改变物体内能的方式有做功和热传递 两种，如果物体在跟外界同时发生做功和热 传递，内能的变化与热量Ｑ及做的功Ｗ之间 又有什么关系呢？
一、热力学第一定律
1、热力学第一定律的内容 ——物体内能的增量等于外界向它传递的热量与外 物体内能的增量等于外界向它传递的热量与外 界对它所做的功的和。 界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定 律。 2、热力学第一定律的表达式
2、能量守恒定律的意义： 、能量守恒定律的意义：
①能的转化和守恒定律是普遍的定律，是分析解决问题的重要 能的转化和守恒定律是普遍的定律， 能的转化和守恒定律是普遍的定律 的方法，能量守恒定律是认识自然 改造自然的有力武器。 能量守恒定律是认识自然、 的方法 能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器。 ②能的转化和守恒定律庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭，即第 能的转化和守恒定律庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭， 能的转化和守恒定律庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭 一类永动机（不消耗能量却能源源不断地对外做功的机器） 一类永动机（不消耗能量却能源源不断地对外做功的机器）不可 能制成（原因：违背了能量守恒定律）。 能制成（原因：违背了能量守恒定律）。
两种表述是等价的。 2、两种表述是等价的。
3、热力学第二定律的意义： 热力学第二定律的意义：
——揭示了自然界中涉及热现象（即有大量分子参 揭示了自然界中涉及热现象（ 揭示了自然界中涉及热现象 的宏观过程的方向性， 与）的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定 律的一个重要自然规律。 律的一个重要自然规律。
热力学第一定律的解读
热力学第一定律的解读热力学是研究能量转换与传递规律的学科，其基础定律之一即为热力学第一定律。
热力学第一定律也称为能量守恒定律，它是热力学的基本原理之一，描述了能量的转化与守恒。
通过对热力学第一定律的解读，我们可以深入理解和应用这一基本定律。
热力学第一定律的表述方式有多种形式，其中较为常见的一种是能量守恒定律的数学表达式：内能的变化等于系统对外界做的功与系统所吸收的热量之和。
换句话说，能量不能从无到有，也不能从有变为无，而只能转化为不同形式或在不同系统之间传递。
从这个角度来看，热力学第一定律告诉我们，能量在系统内部存在着可转化的特性。
无论是机械能、化学能、电能还是热能，它们都可以相互转化，但总的能量量保持不变。
这就意味着，在热力学体系中，能量的转化和保存是一个基本的规律。
在实际应用中，热力学第一定律可以帮助我们分析和解释各种物理过程和现象。
例如在热机中，通过观察工作物质的能量转化情况，我们可以计算出热机的效率，进而优化设计。
在能源转换和利用过程中，我们可以利用热力学第一定律指导能源的合理利用和转换。
此外，热力学第一定律也与其他学科有着密切的关联。
在工程领域，热力学第一定律被广泛应用于热系统的设计和分析。
在物理学中，它与质量守恒定律和动量守恒定律一起构成了物质和能量转移守恒的基础。
在化学领域，热力学第一定律为热化学反应和热动力学提供了理论基础。
需要指出的是，热力学第一定律仅仅描述了能量转化和守恒的规律，而并未涉及转化机制和过程。
即使能量在系统中完全转化，也无法保证每一种形式的能量都能完全利用。
例如，在能源转换过程中，总会有一部分能量以热的形式丧失，无法再被利用。
综上所述，热力学第一定律是热力学研究中的基本定律之一，描述了能量转化和守恒的规律。
通过对热力学第一定律的解读，我们可以更好地理解和应用能量的转化与传递。
无论是在工程、物理还是化学等领域，热力学第一定律都扮演着重要的角色，为实际问题的解决提供了理论指导。
热力学第一定律总结
热力学第一定律总结热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学的基础原理之一。
它描述了能量守恒的原理以及能量在热力学系统中的转化。
在研究能量流动和转化过程中，热力学第一定律起着重要的作用。
下面我们将就热力学第一定律进行一些总结和探讨。
1. 能量守恒的基本原理热力学第一定律表明了能量的守恒原理，即能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
在一个孤立系统中，能量的总量是恒定的。
这意味着能量可以在不同的形式之间转化，但总能量量不变。
2. 热力学系统的能量转化热力学第一定律描述了能量在热力学系统中的转化。
在一个封闭系统中，能量可以以各种形式存在，其中包括内能、机械能、热能等。
热力学第一定律指出了能量的转化关系，即能量的增加或减少必然意味着其他形式能量的增加或减少。
3. 内能的变化和热量传递内能是热力学系统中能量的一种形式，它包括了系统的热能和势能。
根据热力学第一定律，内能的变化等于吸收的热量减去系统所做的功。
这表示内能的改变可以通过热量的传递和功的产生来实现。
例如，当一个物体吸收热量时，它的内能增加；而当一个物体做功时，它的内能减少。
4. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在许多领域具有广泛的应用。
在工程和能源领域，热力学第一定律被用来研究热力设备（如锅炉、热交换器等）的能量转化效率。
它也被应用于研究化学反应中的能量转化，以及天体物理学中的恒星能量生成等。
热力学第一定律提供了一个基础原理，使得科学家和工程师能够更好地理解和优化能量转化过程。
5. 热力学第一定律的局限性尽管热力学第一定律在能量转化的研究中非常有用，但它并不适用于所有情况。
例如，在微观尺度的系统中，能量的转化可能会受到量子力学效应的影响，其中能量可以以离散的形式存在。
此外，在宇宙学中，热力学第一定律也不能解释整个宇宙的能量起源和宇宙膨胀的问题。
在这些情况下，需要更加深入和细致的研究来描述能量的行为和转化过程。
总结起来，热力学第一定律是热力学研究的基础之一，它描述了能量守恒的原理以及能量在热力学系统中的转化。
热力学第一定律教学反思
热力学第一定律教学反思在本文档中，我将对热力学第一定律的教学进行思考和反思。
通过回顾和总结这门课程的教学过程和效果，我希望能够发现其中的优点和不足之处，并提出改进的建议。
教学目标与计划在教学开始之前，我首先明确了教学目标，即学生能够理解热力学第一定律的基本概念和表达方式，并能够运用这些概念解决实际问题。
为了达到这个目标，我制定了详细的教学计划，包括教学内容、教学方法和教学评价方式等。
教学内容与方法我采用了多种教学方法来传授热力学第一定律的知识。
除了传统的课堂讲解和书面材料，我还引入了实践案例、小组讨论和互动实验等活动，以提高学生的理解和应用能力。
我还使用了多媒体技术来呈现图表和动画，以帮助学生更好地理解抽象的概念和过程。
教学效果评估为了评估学生对热力学第一定律的理解和掌握程度，我使用了不同形式的评估工具，包括课堂测试、小组报告和期末考试等。
这些评估工具能够全面、客观地反映学生的研究状况，并帮助我及时调整和改进教学方法，以提高教学效果。
优点与不足经过教学过程的回顾和总结，我认为该课程的教学具有以下优点：1. 教学内容丰富全面，覆盖了热力学第一定律的基本概念和应用领域。
2. 教学方法多样化，能够满足不同学生的研究需求。
3. 教学评估及时准确，对学生的研究情况进行了全面的了解和分析。
然而，也存在一些不足之处：1. 在教学内容的呈现上，可能存在一些难以理解和把握的概念，需要进一步优化和明确。
2. 在教学方法的设计上，可能还可以增加更多的实践活动和案例分析，以加强学生的实际应用能力。
3. 教学评估的方式可以进一步细化和多样化，以更准确地反映学生的研究水平和进步。
改进建议基于对教学过程和效果的反思，我提出以下改进建议：1. 优化教学内容的结构和呈现方式，使其更加有条理和易于理解。
2. 增加实践活动和案例分析，以帮助学生更好地将理论知识应用到实际问题中。
3. 增加教学互动和学生参与度，激发学生的研究兴趣和动力。
理解热力学第一定律
理解热力学第一定律热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，它描述了能量守恒的原理。
本文将通过对热力学定律的解释和应用案例的分析，来深入理解热力学第一定律。
1. 热力学第一定律的基本原理热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明在一个封闭系统中，能量的增加等于系统所吸收的热量与做功之和。
换句话说，能量不会凭空产生或消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
2. 热力学第一定律的数学表达式热力学第一定律的数学表达式可以用以下形式表示：△U = Q - W其中，△U表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
3. 热力学第一定律的应用案例为了更好地理解热力学第一定律，以下是一些常见的应用案例：案例一：汽车发动机工作原理汽车发动机是热力学应用的典型场景之一。
发动机中的燃料燃烧释放出的热量通过发动机壳体和排气系统散发出去，同时一部分热能会转化为机械能以推动汽车运行。
根据热力学第一定律，发动机内能的变化等于通过排气散热损失的热量减去发动机输出的功。
案例二：热水器的工作原理热水器的工作过程中，水通过热能的传导变热，再由热水器提供的加热器加热，最终得到热水。
根据热力学第一定律，热水器内能的变化等于通过加热器吸收的热量减去水从热水器流出时做的功。
4. 热力学第一定律的意义和应用范围热力学第一定律的意义在于揭示了能量的守恒原理，为各个领域中的能量转化和利用提供了基本原则。
无论是工程领域，如发电厂、动力系统，还是自然界中的生物、地球系统，热力学第一定律都有广泛的应用。
5. 热力学第一定律的挑战和研究方向尽管热力学第一定律在很多领域都有成功的应用，但仍然存在一些尚未解决的挑战。
例如，在微观尺度下研究能量转化和迁移，以及在非平衡态热力学中研究多尺度耦合过程等方面仍需要进一步探索和研究。
结论：热力学第一定律作为热力学的基础定律，描述了能量守恒的原理。
通过对热力学第一定律的理解和应用案例的分析，我们可以更好地认识到热力学第一定律在能量转化和利用中的重要性。
热力学第一定律的相对性原理
热力学第一定律的相对性原理【摘要】热力学第一定律是热力学的基本定律之一，描述了能量守恒的原理。
而相对性原理则是相对论的基本假设之一，指出物理规律在不同惯性系中应保持不变。
本文介绍了热力学第一定律的相对性原理，首先讨论了相对性原理的提出，接着阐述了热力学第一定律的基本形式及其在热力学中的应用。
然后详细介绍了热力学第一定律的相对性原理的数学表达，并分析了相关的实验验证。
最后对文章进行总结，并展望未来可能的研究方向。
通过本文的阐述，读者将更深入地理解热力学第一定律与相对性原理的关系，以及它们在物理学中的重要性。
【关键词】引言、概述、相对性原理的提出、热力学第一定律的基本形式、相对性原理在热力学中的应用、热力学第一定律的相对性原理的数学表达、实验验证、总结、展望。
1. 引言1.1 概述热力学第一定律的相对性原理是热力学领域中的一项重要理论，它揭示了能量守恒在不同惯性参考系中的相对性质。
相对性原理的提出为我们理解能量的转化和传递提供了重要的理论支持。
热力学第一定律的基本形式规定了能量总量在系统中的变化等于系统对外做功以及从外部吸收的热量之和。
当系统的状态变化时，这些能量的变化量可能会随着观察者的参考系而有所不同。
相对性原理在热力学中的应用使我们能够更好地理解这种能量转化的相对性质，从而为系统能量的计算和分析提供了更为广阔的视角。
热力学第一定律的相对性原理的数学表达将这一理论原理具体化，使得我们能够通过精确的数学模型来描述不同参考系下能量的变化。
通过实验验证热力学第一定律的相对性原理，我们可以验证这一理论提供的能量守恒规律在不同参考系下的有效性，从而加深我们对能量转化的理解。
热力学第一定律的相对性原理为我们揭示了能量转化的相对性质，拓展了我们对系统能量变化的认识，并为实际应用提供了重要的理论基础。
在未来的研究中，我们可以进一步探讨相对性原理在热力学领域的更多应用，以推动能量转化理论的深入发展。
2. 正文2.1 相对性原理的提出相对性原理的提出可以追溯到19世纪末20世纪初，由著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦首次提出。
热力学第一定律的思考
热力学第一定律的思考一、历史渊源与科学背景人类使用热能为自己服务有着悠久的历史, 火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端, 是人类文明进步的里程碑。
中国古代就对火热的本性进行了探讨, 殷商时期形成的“五行说”一金、木、水、火、土。
北宋时刘昼更明确指出“金性苞水, 木性藏火, 故炼金则水出, 钻木而生火”。
古希腊米利都学派的那拉克西曼德（约公元611-547前）把火看成是与土、水、气并列的一种原素, 它们都是由某种原始物质形成的世界四大主要元素。
恩培多克勒（约公元500-430前）更明确提出四元素学说, 认为万物都是水、火、土、气四元素在不同数量上不同比例的配合, 与我国的五行说十分相似。
但是人类对热的本质的认识却是很晚的事情。
18世纪中期, 苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。
这种理论认为, 热是由一种特殊的没有重量的流体物质, 即热质热素所组成, 成为十八世纪热力学占统治地位的理论。
但任何一种学说和理论, 都必须接受实践的检验。
1798年和1799年, 伦福德山和戴维抽, 先后以金属钻屑实验和两块冰在真空容器中摩擦融化的实例, 对热质说进行反驳。
十九世纪以来, 热之唯动说渐渐地为更多的人们所注意。
特别是英国化学家和物理学家克鲁克斯, 一所做的风车叶轮旋转实验, 证明了热的本质就是分子无规则运动的结论。
人们对热的本质的认识大大地进了一步。
二、热力学第一定律的确立能量守恒和转化定律的发现与其他基本物理规律的发现的最大不同之处在于它不是某一位科学家独立研究而提出的, 最为突出的是罗伯特〃迈尔和焦耳的工作。
罗伯特〃迈尔是一位德国医生, 通过对温带与热带地区人类静脉血液颜色的差异的对比分析, 意识到了食物化学能可以像机械能一样生热, 它们之间应该而且也可以以量的关系转化。
1842年, 他的《论无机界的力》从“无不生有, 有不变无”和“原因等于结果”等哲学观点出发, 表达了物理、化学过程中力的守恒思想, 提出了建立不同的“力”之间数量上的当量关系的必要性, 并初步得出“物体从高的地方下落, 相当于把同等重量的水从摄氏度加热到摄氏度”。
热力学第一定律解读
热⼒学第⼀定律解读2.3热容2.3.1热容在以下三种情况下体系与环境之间能量可能以热的形式进⾏传递：1.体系中物质的化学性质和聚集状态不变⽽温度变化的过程或称单纯物理变温过程。
2.相变过程；3.化学反应过程。
本节着重讨论第⼀类情况。
任何⼀个物体（或系统），升⾼单位温度所吸收的热量称为该物体的热容。
它属于热响应函数，⾃然是状态函数。
加热可以使体系温度升⾼，所需热量与温升程度成正⽐：Q∝ ΔT或(2-16)故(2-17)称为“平均热容”，相当于在⼀定温度范围内体系温度升⾼1o 所需热量的平均值。
当所取物质数量为⼀摩尔，则称为“摩尔平均热容”：(2-18)或(2-19)热容随温度变化，只有当所取温度间隔ΔT愈⼩时，所求得的值才愈接近于指定温度下热容的数值。
定义“真实热容” C为：(2-20)⽽摩尔热容(2-21)或(2-22)物质的摩尔热容C m与⽐热C s ()之间有如下关系(2-23)式中M为物质的摩尔质量。
以下谈及“热容”如⽆特别指明,均系指“摩尔热容”⽽⾔，“摩尔”⼆字从略。
2.3.2 等容热容与等压热容热与途径有关，故热容也与只有在完成过程的途径指定之后，它们才有确定的数值。
在物理化学中最常⽤到的热容有两种形式：“等容热容”C v（或C v.m）和“等压热容”C p（或C p.m）。
它们也都称为热响应函数。
对于⽆⾮膨胀功发⽣的封闭体系，第⼀定律可以表⽰为：dU =δQ -pdV(2-24)或δQ =dU +pdV(2-25)等容条件下，dV =0δQ v =dU(2-26)⽽(2-27)故等容热容(2-28)若定义⼀新热⼒学函数H，称为“焓”H≡U +pV(2-29)由于U、p、V均为状态函数，⽽U和pV均具有能量的量纲，故H必然为⼀具有能量量纲的状态函数。
定义H之后，可以看到很有意义的结果：∵δQ =dU +pdV(2-25)在等压条件下：或δQ p =dH(2-30)⽽(2-31)与式(2-27)对⽐：对于⽆⾮膨胀功的封闭体系，在等容条件下体系所吸收的热转变为体系热⼒学能的增量；⽽在等压条件下所吸收的热则转变为体系焓的增量。
热力学第一定律及其思考
热力学第一定律及其思考摘要：简要介绍热力学第一定律并从微观的角度来阐述热力学第一定律的意义。
关键词：热力学第一定律、内能、热量、功正文：热力学第一定律：也叫能量不灭原理，就是能量守恒定律。
热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。
表征热力学系统能量的是内能。
通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。
根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔE应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功W之差，即EⅡ－EⅠ＝ΔE＝Q －W或Q＝ΔE＋W这就是热力学第一定律的表达式。
如果除作功、传热外，还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z，则应为ΔU＝Q－A＋Z。
当然，上述ΔU、A、Q、Z均可正可负。
对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为dQ＝dE＋dW。
因E是态函数，dE 是全微分；Q、W是过程量，dQ和dW只表示微小量并非全微分，用符号d以示区别。
又因ΔE或dE只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否平衡态无关。
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。
这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器。
显然，第一类永动机违背能量守恒定律。
从宏观上看，功和热量都是过程量，且都是内能改变的量度，它们之间的关系是能量守恒在热力学过程中的体现，我们学生比较容易接受．但一般的教材却很少从微观的角度来讨论其意义，所以本文试图从微观的角度来阐述热力学第一定律的意义。
将热力学系统看成一理想化的质点组，所谓理想化的质点组就是将分子当作一简单的质点组，于是分子的能量仅有其平动动能。
在假定系统不受外力场作用的前提下，系统与外界的相互作用只通过边界上分子间作用来进行。
设m为分子的质量，表示第i个分子相对某惯性系的速度，表示其位移，内外、分别表示该分子受系统和系统内其它分子的作用力。
封闭系统热力学第一定律
封闭系统热力学第一定律
封闭系统热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在封闭系统中不能被创建或者消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
换言之，这个定律说明了系统内能量的总量是不变的。
数学表达式为：
ΔU = Q - W
其中，ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
这个定律表明，系统内能量的变化是由热量和功的交换所决定的。
封闭系统热力学第一定律可以用于研究各种物理和化学过程，包括热力学循环、化学反应、燃烧等等。
它是热力学中最基本的定律之一，也是我们理解自然界中能量转换和守恒的关键。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热力学第一定律及其思考
摘要：在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械可以使系统不断的经历状态变化后又回到原来状态，而不消耗系统的内能，同时又不需要外界提供任何能量，但却可以不断地对外界做功。
在热力学第一定律提出之前，人们经过无数次尝试后，所有的种种企图最后都以失败而告终。
直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。
本文就这一伟大的应用于生产生活多方面的定律的建立过程、具体表述、及生活中的应用——热机，进行简单展开。
关键字：内能；热力学；效率；热机
1.热力学第一定律的产生
1.1历史渊源与科学背景
火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端,是人类文明进步的里程碑。
18世纪中期,苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。
这种理论认为,热是由一种特殊的没有重量的流体物质,即热质（热素）所组成,并用以较圆满地解释了诸如由热传导从而导致热平衡、相变潜热和量热学等热现象,因而这种学说为当时一些著名科学家所接受,成为十八世纪热力学占统治地位的理论。
十九世纪以来热之唯动说渐渐地为更多的人们所注意。
特别是英国化学家和物理学家克鲁克斯（M.Crookes，1832—1919）,所做的风车叶轮旋转实验,证明了热的本质就是分子无规则运动的结论。
热动说较好地解释了热质说无法解释的现象,如摩擦生热等。
使人们对热的本质的认识大大地进了一步。
戴维以冰块摩擦生热融化为例而写成的名为《论热、光及光的复合》的论文,为热功提供了有相当说服力的实例,激励着更多的人去探讨这一问题。
1.2热力学第一定律的建立过程
19世纪初，由于蒸汽机的进一步发展，迫切需要研究热和功的关系，对蒸汽机“出力”作出理论上的分析。
所以热与机械功的相互转化得到了广泛的研究。
1836年，俄国的赫斯：“不论用什么方式完成化合，由此发出的热总是恒定的”。
1830年，法国萨迪·卡诺：“准确地说，它既不会创生也不会消灭，实际上，它只改变了它的形式”。
这时能量转化与守恒思想的已经开始萌发，但卡诺的这一思想，在1878年才公开发表，此时热力学第一定律已建立了。
德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。
迈尔在一次驶往印度尼西亚的航行中，给生病的船员做手术时，发现血的颜色比温带地区的新鲜红亮，这引起了迈尔的沉思。
他认为，食物中含有的化学能，可转化为热能，在热带情况下，机体中燃烧过程减慢，因而留下了较多的氧。
迈尔的结论是：“因此力（能量）是不灭的，而是可转化的，不可称量的客体”。
并在1841年、1842年撰文发表了他的观点，在1845年的论文中，更明确写道：“无不能生有，有不能变无。
”“在死的或活的自然界中，这个力（能）永远处于循环和转化之中。
”
焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量，用实验确定了热力学第一定律，补充了迈尔的论证。
1845年，焦耳为测定机械功和热之间的转换关系，设计了“热功当量实验仪”，并反复改进，反复实验。
1849年发表《论热功当量》，1878年发表《热功当量的新测定》，最后得到的数值为423.85公斤·米/千卡，焦耳测热功当量用了三十多年，实验了400多次，
付出大量的辛勤劳动。
1847年，亥姆霍兹发表《论力的守恒》，第一次系统地阐述了能量守恒原理，从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示其运动形式之间的统一性，它们不仅可以相互转化，而且在量上还有一种确定的关系。
能量守恒与转化使物理学达到空前的综合与统一。
将能量守恒定律应用到热力学上，就是热力学第一定律。
2.热力学第一定律的表述
2.1热力学第一定律的文字表述
自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量保持不变。
该定律就称为热力学第一定律，也称为能量转换与守恒定律，这一定律也被表示为：第一类永动机（不消耗任何形式的能量而能对外做功的机械）是不能制作出来的。
2.2数学表达式
2.2.1内能定理
在力学中，外力对系统做功，引起系统整体运动状态的改变，使大统总机械能（包括动能和外力场中的势能）发生变化。
当系统状态确定了，总机械能也就确定了，所以总机械能是系统状态的函数。
内能是系统内部所有微观粒子（例如分子、原子等）的微观的无序运动能以及总的相互作用势能两者之和。
内能是状态函数，处于平衡态系统的内能是确定的。
内能与系统状态之间有一一对应的关系。
从能量守恒原理知：系统吸热，内能应增加；外界对系统做功，内能也增加。
若系统既吸热，外界又对系统做功，则内能增加应等于这两者之和。
2.2.2热力学第一定律的数学表达式
假定在系统从内能为E1的状态到内能为E2的状态的某一过程中，外界对系统传递的热量为Q，同时系统对外界做功为A，那么根据能量守恒与转换定律，有热力学第一定律的数学表达式Q = (E2—E1) + A ，同时对Q与A的正、负号规定：Q>0表示系统从外界吸收热量，反之则向外界放出热量；A>0表示系统对外界做正功，反之则表示外界对系统做正功。
从热力学第一定律的数学表达式Q = (E2—E1) + A 可以看出：系统从外界吸收的热量，一部分使其内能增加，另一部分则用以对外界做功。
3.热力学第一定律与热机及其效率
3.1热机
自人们开始使用蒸汽机以来，其效率一直都很低，95%以上的热量都未被利用。
其他热机的效率也普遍不高，譬如：液体燃料火箭效率48%，柴油机效率37%，汽油机效率25%等等。
如何才能使热机的效率更高呢？
热机是指把持续将热转化为功的机械装置，一个热机至少应包含以下三个组成部分：循环工作物质；两个或两个以上的温度不同的热源，使工作物质从高温热源吸热,向低温热源放热；对外做功的机置。
热机的效率:
由上式及上图可知，从高温热源吸收的Q1在工作物质B中一部分用来对外做功，而另外一部分则转化成Q2放热到空气T2中到低温处。
由此可知,热机不可能将从高温热源吸收的热量全部转化为功,即热机效率不能达到100%,这样，人们就必然会关心燃料燃烧所产生的热中，或热机从高温热源吸收的热量中，有多少能量转化为有用功的问题。
热机工作原理图
3.2 卡诺循环
为了提高热机效率，1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环—卡诺循环。
给出了热机效率的理论极限值；他还提出了著名的卡诺定理，其原理如下所示：
卡诺循环P-V 图
从图上可以看出：卡诺循环过程由四个准静态过程组成，由两条等温线和两条绝热线构成，其中正循环为卡诺热机，逆循环为卡诺致冷机。
卡诺热机效率：
卡诺致冷机致冷系数w ：
可以看出卡诺循环是为效率最高的热机，这也充分的说明第一永动机是永远不可以制造出来的，但我们还是可以利用科学手段将我们热机的效率尽可能的提高。
P
V
121432121211ln ln 11V V T V V T Q Q Q Q Q Q A -=-=-==η2122122T T T Q Q Q A Q -=-==ω
参考文献
1.吴百诗.大学物理[M].西安：西安交通大学出版社，2008：5—27
2.秦允豪．热学[M]．北京：高等教育出版社，2004：117—118
3.郭奕玲，沈慧君．物理学史[M]．北京：清华大学出版社，1993：13—15
4.靳海琴，王筠．热机及其效率研究[J]．湖北第二师范学院学报．2009：11。