热力学第一定律基本概念和重点总结要点
热力学第一定律基本概念和重点总结要点
本章内容：介绍有关热力学第一定律的一些基本概念，热、功、状态函数，热力学第一定律、热力学能和焓，明确准静态过程与可逆过程的意义，进一步介绍热化学。
第一节热力学概论⏹热力学研究的目的、内容⏹热力学的方法及局限性⏹热力学基本概念一．热力学研究的目的和内容目的：热力学是研究热和其它形式能量之间相互转换以及转换过程中所应遵循的规律的科学。
内容：热力学第零定律、第一定律、第二定律和本世纪初建立的热力学第三定律。
其中第一、第二定律是热力学的主要基础。
把热力学中最基本的原理用来研究化学现象和化学有关的物理现象，称为化学热力学。
化学热力学的主要内容是：1.利用热力学第一定律解决化学变化的热效应问题；2.利用热力学第二律解决指定的化学及物理变化实现的可能性、方向和限度问题，建立相平衡、化学平衡理论；3.利用热力学第三律可以从热力学的数据解决有关化学平衡的计算问题二、热力学的方法及局限性方法：以热力学第一定律和第二定律为基础，演绎出有特定用途的状态函数，通过计算某变化过程的有关状态函数改变值，来解决这些过程的能量关系和自动进行的方向、限度。
而计算状态函数的改变只需要根据变化的始、终态的一些可通过实验测定的宏观性质，并不涉及物质结构和变化的细节。
优点：⏹研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。
⏹只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理，简化了处理方法。
局限性：1.只考虑变化前后的净结果，只能对现象之间的联系作宏观的了解，而不能作微观的说明或给出宏观性质的数据。
例如：热力学能给出蒸汽压和蒸发热之间的关系，但不能给出某液体的实际蒸汽压的数值是多少。
2.只讲可能性，不讲现实性，不知道反应的机理、速率。
三、热力学中的一些基本概念1.系统与环境系统：用热力学方法研究问题时，首先要确定研究的对象，将所研究的一部分物质或空间，从其余的物质或空间中划分出来，这种划定的研究对象叫体系或系统(system)。
热力学第一定律总结
热力学第一定律总结这个定律的意义在于，系统中的能量可能从一种形式转化为另一种形式，但总的能量量不变。
这是个基本的能量守恒原理。
在这个表达式中，正数的变化量表示系统向外部传递能量，负数的变化量表示能量从外部传递到系统内部。
通过热力学第一定律，我们可以计算系统内能的变化，了解能量转化的过程。
以下是热力学第一定律的一些重要概念和应用：1.内能：内能是一个系统的能量总量，包括系统的热能和势能。
内能的变化可以通过热力学第一定律进行计算，可以用来分析系统的能量转化和传递过程。
2.热量：热量是能量的一种形式，存在于物体的热运动中。
热量通过传导、辐射和对流等方式在系统中传递。
热量的传递会导致系统内能的变化，从而影响系统的温度和热力学性质。
3.功：功是指物体受到外力作用而移动的能量转化形式。
除了力对物体施加的机械功，还有压力对体积产生的体积功，电场对电荷做的电功等等。
功可以是正的，也可以是负的，取决于能量是从系统内部流出还是流入。
4.热效率：热效率是衡量一个能量转化过程的效率的指标。
通过计算输入和输出的能量量，热效率可以判断一个过程的能量损失情况。
热工业中，提高热效率对于节约能源和保护环境非常重要。
5.热力学循环：热力学循环是指一个系统在不同温度下进行的一系列热力学过程，最终回到初始状态的过程。
根据热力学第一定律，一个热力学循环的总内能变化为零，这是因为系统回到初始状态时，其内能不变。
6.工程应用：热力学第一定律的理论可应用于工程实践中，例如燃烧过程、汽车引擎、电力发电和制冷等。
通过热力学第一定律的分析，可以确定能量转化的效果和系统的工作原理，从而提高工程设计的效率和可靠性。
总结起来，热力学第一定律是能量守恒定律，描述了能量在系统中的转化和传递过程。
它是热力学中最基本的定律之一，对于能量问题的研究和解决具有重大的意义。
通过对热力学第一定律的深入理解和应用，可以分析能量转化的过程、计算系统的内能变化，为工程设计和能源管理等领域提供指导和改进的方向。
物理学中的热力学第一定律
物理学中的热力学第一定律热力学是物理学中一个重要的分支领域，主要研究物质的热力学性质和能量转换规律。
热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，也被称为能量守恒定律。
本文将介绍热力学第一定律的基本概念和应用。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律是关于能量转化和守恒的重要规律。
它表明在任何一个封闭系统中，能量的总增量等于系统对外做功与系统吸收的热量之和。
简单来说，能量不可能从“无中生有”，也不可能消失于“无中”。
能量只能从一种形式转化为另一种形式，其总量保持不变。
二、能量转化的过程热力学第一定律指出能量的转化过程，主要包括以下几个方面：1. 系统吸收热量，增加内能：当一个系统吸收热量时，其内能会增加。
内能是系统微观粒子热运动的总和，吸收热量会增强粒子的热运动。
2. 系统对外做功，减少内能：当一个系统对外做功时，它的内能会减少。
系统通过对外界施加力或移动物体来做功，从而减少内能。
3. 热传递与能量转化：能量可以通过热传递的方式在物体之间转化。
热传递是指热从高温物体传递到低温物体的过程，高温物体的内能减少，而低温物体的内能增加。
三、热力学第一定律的数学表达热力学第一定律可以用数学公式来表示。
假设一个系统在某一时刻的内能为U，同时对外做功为W，吸收的热量为Q，则热力学第一定律可以表示为：△U = Q - W其中，△U表示内能的增量。
根据定义，内能的增量等于内能的终值减去内能的初值。
若系统对外做正功，则W为正；若系统吸收的热量为正，则Q为正。
四、热力学第一定律的应用热力学第一定律在各个领域都有广泛应用，以下以几个典型的应用为例进行介绍。
1. 热机工作原理：热力学第一定律揭示了热机的工作原理。
热机根据能量转化的规律，将热能转化为机械能，如汽车发动机、蒸汽机等。
2. 热传导：热力学第一定律在研究传热问题中具有重要意义。
根据热传导定律，热量会自热量高的物体传递到热量低的物体，热力学第一定律可以解释热传导现象的能量转换。
热力学第一定律热量与机械能的转化与守恒
热力学第一定律热量与机械能的转化与守恒热力学第一定律是关于能量转化与守恒的基本原理，它描述了热量与机械能之间的关系。
本文将介绍热力学第一定律的基本概念和公式，并且通过实际案例来解释热量与机械能的转化与守恒。
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，它表明能量在物理过程中的转化是守恒的。
根据热力学第一定律，一个系统的内能的增量等于系统所吸收的热量与系统所做的功的总和。
数学表达式可以表示为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
根据正负号的不同，可以确定能量的转化方向。
二、热量与机械能的转化热量和机械能是两种不同形式的能量，它们之间可以相互转化。
具体来说，热量可以转化为机械能，而机械能也可以转化为热量。
这种能量转化是通过热力学第一定律来描述的。
当一个系统吸收热量时，其内能会增加，同时可以将一部分热量转化为机械能。
这种转化过程可以通过做功来实现，例如蒸汽机。
蒸汽机中，蒸汽通过对活塞做功使其运动，产生机械能。
这时蒸汽的内能会减少，部分热量被转化为了机械能。
另一方面，当机械能转化为热量时，可以通过做负功来实现。
例如摩擦产生的热量，机械能会被摩擦转化为热量，这时机械能减少，而热量增加。
三、热力学第一定律在实际应用中的案例热力学第一定律在实际应用中有着广泛的应用，以下是一些案例来说明这个原理的应用。
1.汽车发动机汽车发动机是将热能转化为机械能的典型例子。
发动机通过燃烧汽油释放出的热能，使活塞做功，推动汽车前进。
这个过程中热能被转化为了机械能，驱动汽车行驶。
2.热电厂热电厂是将热能转化为电能的设施。
燃煤热电厂中，燃煤产生的高温烟气用来加热水，生成蒸汽。
蒸汽通过涡轮机转动，并带动发电机发电。
在这个过程中，热能被转化为了电能，供给人们使用。
3.电冰箱电冰箱是将机械能转化为热量的设备。
电冰箱内部工作原理是通过压缩机将制冷剂压缩，并进行急剧膨胀，从而将冰箱内的热量带走，使冰箱内的温度下降。
第一章热力学第一定律
解：先求出两种状态下的始态和终态体积。再由恒压 先求出两种状态下的始态和终态体积。 体积功的计算方法计算体积功。 体积功的计算方法计算体积功。
V1=nRT1/p1=[2*8.314*300/(500*1000)]m3= 9.977*10-3m3 V2=nRT2/p2=[2*8.314*350/(500*1000)]m3= 1.164*10-2m3 恒压既p1=p2=pex W = -pex（V2-V1） = -[500*1000*(1.164*10-2-9.977*10-3)] = -832J
热量的符号： 热量的符号：Q 体系从环境吸热为Q>0，“+” 体系从环境吸热为 ， 体系向环境放热为Q<0，“-” 体系向环境放热为 ， 体系绝热，Q=0 体系绝热， 单位：国际单位（ ）， 焦耳（ ）， ），KJ 单位：国际单位（SI）， 焦耳（J），
热容：一定量物质，温度升高 所吸收的 热容：一定量物质，温度升高1K所吸收的 热。 常用符号为C 常用符号为 摩尔热容：1mol物质的热容。 物质的热容。 摩尔热容： 物质的热容 表示符号为C 单位为J.mol-1.K-1 表示符号为 m，单位为 说明：热容为容量性质，随物质的量变化。 说明：热容为容量性质，随物质的量变化。 摩尔热容为强度性质， 摩尔热容为强度性质，其数值与温度 T有关。 有关。 有关
始态 终态 ——→ （ n，T1， P1， V1）——→ （n，T2， P2， V2） ， ， 途径 I 等T 等P （ n，T1， P2， V`2） ， 途径 II
热力学第一定律要点
热力学第一定律要点热力学第一定律，作为热力学的基础定律之一，对于理解能量的转化和守恒具有极其重要的意义。
接下来，让我们一起深入探讨一下热力学第一定律的要点。
首先，我们要明确热力学第一定律的基本表述。
简单来说，热力学第一定律指出：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会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，而在这个过程中，能量的总量保持不变。
为了更好地理解这一定律，我们可以想象一个简单的热机系统。
比如，汽车的发动机就是一个热机。
燃料在气缸内燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞做功。
在这个过程中，燃料燃烧所释放的化学能转化为了气体的内能，内能又一部分转化为了活塞的机械能。
但无论怎么转化，整个系统的能量总和始终是不变的。
那么，热力学第一定律中的能量具体包括哪些形式呢？常见的能量形式有内能、机械能、电能、热能、化学能等等。
内能是构成物体的分子的动能和势能的总和。
机械能则包括物体的动能和势能，比如一个运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能。
电能是由电荷的运动产生的能量。
热能是由于物体的温度差异而传递的能量。
化学能存在于燃料、食物等物质中，通过化学反应可以释放出来。
在实际的物理过程中，能量的转化和转移是时刻发生的。
比如，我们使用电炉加热物体，电能就转化为了热能；水力发电站中，水的机械能转化为了电能。
再比如，我们晒太阳感到温暖，这是太阳的热能转移到了我们身上。
热力学第一定律还告诉我们，一个孤立系统的总能量是恒定的。
孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。
这意味着在这样的系统中，无论内部发生怎样的变化，能量的总量都不会改变。
然而，在实际情况中，大多数系统都不是孤立的，它们与外界存在着能量的交换。
比如，一个热的物体放在冷的环境中，它会逐渐冷却，这是因为它向周围环境散失了热量，也就是发生了能量的转移。
但从整个包含物体和环境的大系统来看，能量仍然是守恒的。
进一步理解热力学第一定律，我们需要明白它对于实际应用的重要性。
热力学第一定律基本概念和重点总结
热力学第一定律基本概念和重点总结1.能量的守恒性：热力学第一定律表明，能量是守恒的，即在一个封闭的系统中，能量的总量保持不变。
能量可以从一个物体或者系统转移到另一个物体或者系统，但总能量不会减少或者增加。
2.系统的内能：内能是指一个物体或者系统所具有的全部微观状态的总和。
内能包括物体的动能、势能和分子之间的相互作用能等。
根据热力学第一定律，一个封闭的系统内能的变化等于从系统中吸收的热量和对系统做功的总和。
3.热量的传递：热量是由一个物体传递给另一个物体的能量。
热量的传递方式可以是热传导、热辐射和对流传热。
热传导是指热量通过物体内部的分子传递，热辐射是指以电磁波的形式传输热量，而对流传热是指通过流体的传动使热量传递。
根据热力学第一定律，传递给系统的热量可以增加系统的内能。
4.对系统做功：对系统做功是指外界对系统施加的力使系统发生位移，并且力和位移的乘积。
根据热力学第一定律，系统对外界做功会减少系统的内能。
5.热机和热量机：热力学第一定律还涉及到热机和热量机的工作原理。
热机是指通过吸收热量和释放热量来进行功的装置，如蒸汽机。
热量机是指通过从高温热源吸热、向低温热源放热，转化热能为机械能的系统。
6.等价性原理：热力学第一定律也称为能量守恒定律，它表明能量在物质体系中的转化与传递。
热力学第一定律的另一个重点是等价性原理，它说明有功过程可以相互转换为无功过程。
例如，机械能可以转化为热能，热能也可以转化为机械能。
总结起来，热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它表明能量在物质体系中的传递与转化。
重点概念包括能量的守恒性、系统的内能、热量的传递、对系统做功、热机和热量机的工作原理以及等价性原理。
了解和理解热力学第一定律对于理解能量转化与传递以及热力学过程具有重要意义。
大学物理第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律
B C AD
氮气 氦气
35
B C AD
氮气 氦气
解： 取（A+B）两部分的气体为研究系统， 在外界压缩A部分气体、作功为A的过程 中，系统与外界交换的热量 Q 0
Q E ( A) 0
36
B
氮气
C
AD
氦气
系统内能的变化为
E E A E B
5 E B RTB 2
内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。 功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不 变，无功、热可言。
9
五、热力学第一定律
1. 数学表式 ★ 积分形式 ★ 微分形式
Q E A
dQ dE dA
10
2. 热力学第一定律的物理意义 （1）外界对系统所传递的热量 Q , 一部分用于 系统对外作功，一部分使系统内能增加。 （2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒 定律。
m i E RT M2
m i i m E RT R T末 T初） （ M2 2M
i dE RdT 2
8
注意 ：
10 作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。 （要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）
20 国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。 （1卡 = 4.18 焦耳) 30 功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身不 是内能。
绝热线
斜 率
PV C1
dP K 绝热 dV
P V
26
K 绝热 同一点 P0，V0，T0 斜率之比 （ ） K 等温
P0 K绝热 V0 P0 K等温 V0
P
a
等温
结论：绝热线比等温线陡峭
工程热力学复习资料-热力学第一定律
四、焓的定义：
H U pV h u pv
焓的单位：J，比焓的单位：J/kg
焓是状态参数
h f ( p, v), h f ( p, T ), h f (T , v)
h1 a 2 h1b 2
2
1
dh h2 h1
dh 0
焓的意义：
A
T
TA
p BV B RT
B
T
TB 0
p AV A p B V B T T AT B p V T p V T B B A A A B
p mRT VA VB
p AV A p B V B VA VB
m A
m B RT
q du w
对于循环：
Q dU W
dU 0
Q W
闭系能量方程总结：
Q U W
Q dU W
m m
kg工质经过有限过程 kg工质经过微元过程
q u w
1
1
kg工质经过有限过程
kg工质经过微元过程
答：(1)抽去隔板后气体迅速充满整个刚 性容器，此过程发生后，气体无法恢复 到原来状态，因此为不可逆过程。气体 没有对外界作功。 (2)每抽去一块隔板，让气体恢复平衡 后再抽去一块，此过程可看作准平衡过 程，气体作功，可以看作是把隔板缓慢 地往右推移。
(3)第一种情况是不可逆过程，所以从初 态变化到终态不能在p-v图上表示；第二 种情况是准平衡过程，所以可以用实线 在p-v图上表示。
进入系统 － 离开系统 ＝ 系统中储存 的能量 的能量 能量的增加
闭口系统的能量方程 闭口系统的能量方程是热力学第一定律在 控制质量系统中的具体应用，是热力学第 一定律的基本能量方程式。
热力学第一定律知识点总结
热力学第一定律知识点总结热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学中最基本也最重要的定律之一。
它描述了能量的守恒原理，即能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
本文将对热力学第一定律的几个核心知识点进行总结，帮助读者理解和应用这一重要定律。
1. 能量守恒定律热力学第一定律是基于能量守恒定律的原理，它表明能量在系统中的总量守恒。
能量可以以多种形式存在，包括热能、机械能、化学能等。
根据第一定律，能量从一个系统转移到另一个系统时，总能量保持不变。
2. 内能和热量内能是物质系统所具有的能量总量，包括分子间势能和分子内能量。
内能可以通过热量的传递进行改变。
热量是指能量由高温物体传递到低温物体的过程，它可以增加或减少系统的内能。
3. 等内能过程等内能过程是指系统的内能保持不变的过程。
在等内能过程中，系统可能发生其他形式的能量转化，比如从热能到机械能的转化。
根据热力学第一定律，等内能过程中输入和输出的能量必须相等。
4. 功和能量转化功是指力对物体施加的作用导致物体发生移动的过程中所做的能量转化。
功可以改变系统的内能，从而遵循热力学第一定律的原则。
例如，当气体在容器中膨胀时，外界对气体所做的功会增加气体的内能。
5. 热容和热容量热容是指物体吸收单位热量时温度的变化量。
热容量是指物体吸收或释放的热量与温度变化之间的关系。
热容和热容量可以用来量化系统对热量的响应以及系统内能的变化。
6. 等压和等体过程等压过程是指物体在恒定压力下发生的过程，例如，蒸汽锅炉中水的加热过程。
在等压过程中，系统的内能改变等于输入或输出的热量减去所做的功。
同样地，等体过程是指物体的体积保持不变的过程。
总结：热力学第一定律是热力学中的核心原理，它描述了能量的守恒以及能量在系统中的转化。
通过理解和应用热力学第一定律，我们能够分析和解释能量的转移过程，进而更好地理解和掌握热力学的基本概念和定律。
在实际应用中，热力学第一定律也为工程领域提供了重要的理论基础，例如在能源利用和转化、热机工作原理等方面发挥着关键作用。
第一章热力学第一定律章总结
第一章热力学第一定律本章主要公式及其使用条件一、热力学第一定律W Q U +∆＝ W Q dU δδ+=热力学中规定体系吸热为正值，体系放热为负值；体系对环境作功为负值，环境对体系作功为正值。
功分为体积功和非体积功。
二、体积功的计算体积功：在一定的环境压力下，体系的体积发生改变而与环境交换的能量。
体积功公式⎰⋅-=dV p W 外 1 气体向真空膨胀：W ＝0 2气体在恒压过程：)(12 21V V p dV p W V V --=-=⎰外外3理想气体等温可逆过程：2112ln lnp p nRT V V nRT W -=-= 4理想气体绝热可逆过程：)(12,T T nC W U m V -=∆＝理想气体绝热可逆过程中的p ，V ，T 可利用下面两式计算求解1212,ln ln V V R T T C m V -=21,12,ln lnV V C p p C m p m V =三、热的计算热：体系与环境之间由于存在温度差而引起的能量传递形式。
1. 定容热与定压热及两者关系定容热：只做体积功的封闭体系发生定容变化时， U Q V ∆= 定压热：只做体积功的封闭体系定压下发生变化， Q p = ΔH定容反应热Q V 与定压反应热Q p 的关系：V p Q Q V p ∆+= nRT U H ∆+∆=∆n ∆为产物与反应物中气体物质的量之差。
或者∑+=RT g Q Q m V m p )(,,ν ∑+∆=∆RT g U Hm m)(ν式中∑)(g ν为进行1mol 反应进度时，化学反应式中气态物质计量系数的代数和。
2.热容 1.热容的定义式dTQ C δ=dT Q C VV δ=dT Q C pp δ=n CC VmV =,n C C p m p =, C V ，C p 是广度性质的状态函数，C V ，m ，C p,m 是强度性质的状态函数。
2.理想气体的热容对于理想气体 C p ,m － C V ,m =R 单原子理想气体 C V ，m = 23R ；C p ,m = 25R 双原子理想气体 C V ,m =25R ；C p ,m = 27R 多原子理想气体： C V ,m = 3R ；C p ,m = 4R通常温度下，理想气体的C V ,m 和C p,m 均可视为常数。
热学中的热力学第一定律与第二定律知识点总结
热学中的热力学第一定律与第二定律知识点总结热学是物理学中的一个重要分支，它研究的是热量的传递与能量的转化规律。
在热学中，热力学是一个核心概念，其中第一定律和第二定律是热力学的基本原理。
本文将对热学中的热力学第一定律和第二定律的知识点进行总结。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称作能量守恒定律，是热学中最基本的定律之一。
它表明在一个封闭系统中，能量的增加等于系统对外界做功与接受热量的总和。
1. 系统能量的变化根据热力学第一定律，系统的能量变化可以表示为：△U = Q - W其中，△U表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
系统内能的变化等于系统吸收的热量减去系统对外界做的功。
2. 热力学过程中的能量转化在热力学过程中，能量可以以热量的形式传递或以功的形式进行转化。
根据热力学第一定律，系统对外界所做的功等于系统由外界吸收的热量减去系统内能的增加。
3. 等温过程和绝热过程等温过程是指系统和外界保持恒温的过程，这时系统内能的增加等于系统吸收的热量。
绝热过程是指系统与外界不进行任何热量的交换，这时系统对外界所做的功等于系统内能的增加。
二、热力学第二定律热力学第二定律是热学中另一个重要的定律，它表明热量自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自发地由低温物体转移到高温物体。
1. 热量传递的方向根据热力学第二定律，热量只能由高温物体传递到低温物体，不会自发地由低温物体传递到高温物体。
这是因为热量自然地流动，而自然地流动的方式是从高温到低温。
2. 热力学过程的不可逆性根据热力学第二定律，热力学过程具有一定的不可逆性，即热量不可能完全转化为功而不产生其他形式的能量损失。
这是因为热量传递的过程中会有一定的熵增加，从而导致能量转化的不可逆性。
3. 热力学第二定律的表述热力学第二定律有多种不同的表述方式，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述强调了不可逆性的存在，开尔文表述则强调了热量流动的方向性。
《热力学第一定律》 知识清单
《热力学第一定律》知识清单一、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，是热力学的基本定律之一。
它指出，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
这一定律适用于一切热力学系统，无论是封闭系统还是开放系统。
封闭系统是指与外界没有物质交换，但可以有能量交换的系统；开放系统则是既可以有物质交换，也可以有能量交换的系统。
二、热力学第一定律的表达式热力学第一定律的数学表达式为：ΔU ＝ Q ＋ W其中，ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收或放出的热量，W 表示系统对外界做功或外界对系统做功。
当 Q 为正，表示系统吸收热量；当 Q 为负，表示系统放出热量。
当 W 为正，表示系统对外界做功；当 W 为负，表示外界对系统做功。
需要注意的是，内能是系统内部所有微观粒子的动能和势能的总和。
动能包括分子的平动动能、转动动能和振动动能；势能包括分子间的相互作用势能和分子内部的化学键能等。
三、热力学第一定律在不同过程中的应用1、等容过程在等容过程中，系统的体积不变，即 W ＝ 0。
根据热力学第一定律，ΔU ＝ Q。
这意味着在等容过程中，系统内能的变化等于系统吸收或放出的热量。
2、等压过程在等压过程中，压力保持不变。
系统对外做功 W ＝pΔV，其中 p为压力，ΔV 为体积变化。
此时，热力学第一定律可表示为ΔU ＝ QpΔV。
3、等温过程在等温过程中，系统的温度保持不变，内能不变，即ΔU ＝ 0。
热力学第一定律变为 Q ＝ W，表示系统吸收的热量等于系统对外界做的功。
4、绝热过程绝热过程中，系统与外界没有热量交换，即 Q ＝ 0。
热力学第一定律简化为ΔU＝ W，表示系统内能的变化等于外界对系统做的功或系统对外界做的功。
四、热力学第一定律与热机效率热机是一种将热能转化为机械能的装置。
热机的效率定义为热机对外做的功 W 与从高温热源吸收的热量 Q₁的比值，即η ＝ W ／ Q₁。
《热力学第一定律》 知识清单
《热力学第一定律》知识清单一、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，是热力学中的一个基本定律。
它指出，在一个封闭系统中，能量既不能被创造，也不能被消灭，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，而总能量保持不变。
这个定律可以用一个简单的式子来表示：ΔU ＝ Q W，其中ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统对外界所做的功。
为了更好地理解这个定律，我们首先需要明确一些基本概念。
内能（U）是系统内部所有微观粒子的动能、势能等能量的总和。
它是一个状态函数，只取决于系统的状态，而与系统经历的过程无关。
热量（Q）是由于温度差而在系统与外界之间传递的能量。
当系统从外界吸收热量时，Q 为正值；当系统向外界放出热量时，Q 为负值。
功（W）是系统与外界之间通过宏观的机械作用而传递的能量。
当系统对外界做功时，W 为负值；当外界对系统做功时，W 为正值。
二、热力学第一定律的数学表达式如前所述，热力学第一定律的数学表达式为ΔU ＝ Q W。
这个式子反映了内能、热量和功之间的定量关系。
当系统吸收热量 Q，同时对外做功 W 时，系统内能的变化ΔU 就等于吸收的热量减去对外做的功。
如果ΔU 为正值，说明系统内能增加；如果ΔU 为负值，说明系统内能减少。
例如，一个热机从高温热源吸收了一定的热量 Q₁，同时向低温热源放出了热量 Q₂，并对外做了功 W。
根据热力学第一定律，我们可以得到：ΔU ＝ Q₁ Q₂ W。
需要注意的是，这里的功和热量都有正负之分，其正负取决于能量的传递方向。
三、热力学第一定律的应用热力学第一定律在许多领域都有广泛的应用。
在热机中，例如蒸汽机、内燃机等，燃料燃烧产生的热量一部分转化为机械能对外做功，另一部分则以废热的形式散失到环境中。
通过热力学第一定律，我们可以分析热机的效率，即有用功与吸收热量的比值。
在制冷和热泵系统中，热力学第一定律同样适用。
第二章 热力学第一定律 概念及公式总结
2.10.3 化学反应的热效应：
反应物
等压 r H I 0
Qp H
H
、 QV U H
T1 、 p1 、v2 、
T1 、 p1 、 v1
H 3
由于 H 是状态函数，所以
r H1 r H2 r H3
pV 2 n RT1 或 r H rU n RT
nR
k 1 1 1 1 = W 1 V2 V1
nR T2 T 1
1
= W CV T2 T1 （适
（1）
用于理想气体） 2.8.4Carnot
P
A
Tc Th
以上四个过程构成一个可逆循环，系统又回到了始态：
U 0 、 Q W 、 Q Qh QC Qc 0 、
W W1 W2 W3 W4 = W1 W3 （ W2 与 W4 对消）= nRTh ln
v v1 nRTc ln 3 v2 v4
V1 】 V2
Q2 0 、 W2 U 2 nCv ,m dT
Th TC
过程（3） ：等温可逆压缩
v U3 0 、 QC W3 、 W3 v3 pdv nRTc ln
4
V3 、 w3 v4
0 、 QC 0
过程（4） ：绝热可逆压缩
W4 U 4 nCV ,m dT 、 Q4 0 、
1 1 1 1 在等温下当体积变化时 U a 、 H a pVm V V V V m ,1 m ,2 m ,1 m ,2
实际气体的
U U 和 的都不等于零， H 也不等于零 V T p T
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。
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。
热力学第一定律知识点
热力学第一定律知识点热力学第一定律是热力学的基础定律之一，也被称为能量守恒定律。
它描述了能量在系统中的转化和守恒关系。
在本文中，我们将介绍热力学第一定律的基本概念、应用以及相关的几个重要知识点。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律是指，在一个封闭系统中，能量的变化等于系统对外做功加热量的和。
这个定律可以用以下的数学公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
二、热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用非常广泛，以下是其中的几个主要方面。
1. 热力学循环热力学循环是指系统在经历一系列过程后，回到初始状态的过程。
这些过程中，系统吸收或释放热量，还可能对外做功。
根据热力学第一定律，热力学循环的总吸热量等于总放热量，总做功等于总吸热量减去总放热量。
2. 热力学过程中的能量转化热力学过程中，能量可以以不同的形式进行转化，包括内能的变化、吸收或释放的热量以及对外做的功。
热力学第一定律描述了能量在不同形式之间的转化以及转化前后的守恒关系。
3. 热力学第一定律的实验验证热力学第一定律是通过实验进行验证的。
实验中可以测量系统的内能变化、吸热量以及对外所做的功，以验证热力学第一定律的成立。
三、热力学第一定律的注意事项1. 引入准则热力学第一定律是基于能量守恒原理的，需要引入准则才能确保能量守恒成立。
例如，在计算吸热量时，需要考虑到化学反应的发生，以充分考虑系统的能量转化。
2. 内能的定义热力学第一定律中的内能指的是系统的总能量，包括系统的热能、机械能以及其他形式的能量。
在实际应用中，需要注意内能的定义和计算方法。
3. 对外所做的功热力学第一定律中的对外所做的功指的是系统对外界做的机械功。
需要注意区分系统对外界做功和外界对系统做功的情况，并进行正确的计算。
结语：热力学第一定律是热力学研究的基础，它描述了能量在系统中的转化和守恒关系。
通过理解和应用热力学第一定律，我们可以更好地理解和解释各种热力学现象，推动科学研究的发展。
《热力学第一定律》 知识清单
《热力学第一定律》知识清单一、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，是热力学的基本定律之一。
它表明，在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，而总的能量保持不变。
这个定律可以用一个简单的数学表达式来表示：ΔU ＝ Q W 。
其中，ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统对外界所做的功。
内能是系统内部所具有的能量，包括分子的动能、分子间的势能以及分子内部的能量等。
热量是由于温度差而在系统与外界之间传递的能量。
功则是系统与外界之间通过力的作用而传递的能量。
二、热力学第一定律的历史发展热力学第一定律的发展有着漫长的历史。
在 19 世纪早期，许多科学家的工作为这一定律的形成奠定了基础。
焦耳通过一系列精心设计的实验，研究了各种形式的能量转换，如摩擦生热、电流的热效应等，为能量守恒的概念提供了坚实的实验依据。
迈尔则从哲学的角度思考了能量的本质，并提出了能量守恒的思想。
经过众多科学家的努力，热力学第一定律逐渐被确立，并成为了现代物理学的重要基石之一。
三、热力学第一定律的应用1、热机热机是将热能转化为机械能的装置，例如蒸汽机、内燃机等。
热力学第一定律在热机的研究中起着关键作用。
通过分析热机在工作过程中的能量转化和传递，可以评估热机的效率。
热机的效率定义为热机对外做的功与从高温热源吸收的热量之比。
由于在实际的热机中，总会有一部分能量以废热的形式散失到低温环境中，所以热机的效率永远小于 100%。
2、制冷机制冷机与热机相反，它是通过消耗外界的功，将热量从低温物体传递到高温物体。
在制冷机的工作过程中，同样遵循热力学第一定律。
3、化学反应在化学反应中，也涉及到能量的变化。
通过热力学第一定律，可以计算出反应过程中的能量吸收或释放。
例如，燃烧反应会释放出大量的热能，而某些吸热反应则需要从外界吸收能量才能进行。
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本章内容：介绍有关热力学第一定律的一些基本概念，热、功、状态函数，热力学第一定律、热力学能和焓，明确准静态过程与可逆过程的意义，进一步介绍热化学。
第一节热力学概论⏹热力学研究的目的、内容⏹热力学的方法及局限性⏹热力学基本概念一．热力学研究的目的和内容目的：热力学是研究热和其它形式能量之间相互转换以及转换过程中所应遵循的规律的科学。
内容：热力学第零定律、第一定律、第二定律和本世纪初建立的热力学第三定律。
其中第一、第二定律是热力学的主要基础。
把热力学中最基本的原理用来研究化学现象和化学有关的物理现象，称为化学热力学。
化学热力学的主要内容是：1.利用热力学第一定律解决化学变化的热效应问题；2.利用热力学第二律解决指定的化学及物理变化实现的可能性、方向和限度问题，建立相平衡、化学平衡理论；3.利用热力学第三律可以从热力学的数据解决有关化学平衡的计算问题二、热力学的方法及局限性方法：以热力学第一定律和第二定律为基础，演绎出有特定用途的状态函数，通过计算某变化过程的有关状态函数改变值，来解决这些过程的能量关系和自动进行的方向、限度。
而计算状态函数的改变只需要根据变化的始、终态的一些可通过实验测定的宏观性质，并不涉及物质结构和变化的细节。
优点：⏹研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。
⏹只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理，简化了处理方法。
局限性：1.只考虑变化前后的净结果，只能对现象之间的联系作宏观的了解，而不能作微观的说明或给出宏观性质的数据。
例如：热力学能给出蒸汽压和蒸发热之间的关系，但不能给出某液体的实际蒸汽压的数值是多少。
2.只讲可能性，不讲现实性，不知道反应的机理、速率。
三、热力学中的一些基本概念1.系统与环境系统：用热力学方法研究问题时，首先要确定研究的对象，将所研究的一部分物质或空间，从其余的物质或空间中划分出来，这种划定的研究对象叫体系或系统(system)。
环境：系统以外与系统密切相关的其它部分称环境(surrounding注意：1.体系内可有一种或多种物质，可为单相或多相，其空间范围可以是固定或随过程而变。
2.体系和环境之间有分界，这个分界可以是真实的，也可以是虚构的，既可以是静止的也可以是运动的。
根据体系与环境的关系将体系区分为三种：①孤立体系(隔离体系)(isolated system)：体系与环境之间既无能量交换，又无物质交换的体系。
体系完全不受环境的影响，其中能量包括：热、功；②封闭体系(closed system )：与环境之间只有能量交换，没有物质交换；③敞开体系(open system)：与环境之间既有能量交换，又有物质交换。
2.体系的性质通常用体系的宏观可测性质来描述体系的热力学状态。
这些性质称热力学变量。
如：体积、压力、温度、粘度、密度等。
体系的性质分两类：广度性质和强度性质。
①广度性质(容量、广延)：其数值的大小与体系中所含物质的数量成正比，具有加和性。
广度性质在数学上是一次奇函数。
如：质量、体积、热力学能。
②强度性质：其数值的大小与体系中所含物质的量无关，而取决于体系自身的特性，不具有加和性。
强度性质在数学上是零次奇函数。
如：温度、压力、密度、粘度等。
二者之间的联系：某种广度性质除以质量或物质的量就成为强度性质或两个容量性质相除得强度性质。
如：体积是广度性质，它除以物质的量得到摩尔体积Vm = V / n，V m是强度性质，它不随体系中所含物质的量而变。
ρ=m / v, ρ是强度性质，它不随体系中所含物质的量而变。
3.热力学平衡态体系的诸性质不随时间而改变则系统就处于热力学平衡态。
注意：经典热力学中所指的状态均指热力学平衡态。
因为只有在热力学平衡态下，体系的宏观性质才具有真正的确定值，体系状态才确定。
热力学平衡态包括以下四个方面：①热平衡(thermal equilibrium)：体系的各个部分温度相等；②力学平衡(机械平衡，mechanical equilibrium)：体系各部分之间及体系与环境之间没有不平衡的力存在。
③相平衡(phase equilibrium)：当体系不止一相时，各相组成不随时间而变化。
相平衡是物质在各相之间分布的平衡。
④化学平衡(chemical equilibrium)：当各物质之间有化学反应时，达到平衡后，体系的组成不随时间而变。
4.状态及状态函数状态：体系一切性质的总和，或者体系一切性质的综合体现。
状态函数：用于描述和规定体系状态的宏观性质，称状态函数或状态性质，也称热力学函数，热力学性质。
状态函数有如下特征：①是体系平衡状态的单值函数，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；②其变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。
状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。
具有这种特性的物理量称为状态函数（state function ）。
用数学方法来表示这两个特征，则可以说，状态函数具有全微分性质，即其微小改变量是全微分。
① 全微分的环积分为零② 全微分的线积分与路径无关③④状态方程：体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程（state equation ）对于一定量的单组分均匀体系，状态函数T,p,V 之间有一定量的联系。
经验证明，只有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：T=f （p,V ） p=f （T,V ） V=f （p,T ）例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT 5. 过程与途径过程： 体系状态发生的任何变化。
例如： 气体的膨胀；水的升温；冰的融化；化学反应等。
途径： 实现某一过程经历的具体步骤。
例如：1molH2 (理想气体)在298K 时的膨胀过程 状态1 状态2 H2 (2P 、V) H2 (P 、2V) ① 向真空膨胀② 等温恒外压为P 膨胀到2V③ 先恒定2P 加热到体积为2V 再保持体积及不变放入298K 的大恒温槽中 在热力学研究中一般涉及到以下几个过程：⏹ 等温过程： 体系温度恒定不变的过程，在此过程中， T1 （始态）＝ T2 (终态)＝ T 环⏹ 等容过程： 体系体积恒定不变的过程； dV =0 ⏹ 等压过程： 体系压力恒定不变的过程，在此过程中，P1 （始态）＝ P2 (终态) ＝ P环⏹ 绝热过程： 体系与环境之间的能量传递只有功传递的过程。
Q=0dX=()dx+()d X Xyy x x y ∂∂∂∂• 若 X=f(x,y)X=f(y,z)若dX =()dy+()dzX Xz yy z ∂∂∂∂[()][()]X Xz y y zz y y z ∂∂∂∂=∂∂∂∂• 全微分的二阶导数与求导次序无关例如：系统被一绝热壁所包围或体系内发生一极快的过程(爆炸、压缩机内空气被压缩等)；⏹可逆过程：将在后面讨论；⏹循环过程：体系由始态出发经历一系列变化过程又回到始态的过程。
很明显经历一循环过程后，体系的所有状态函数的增量均为零。
∮U=0⏹恒外压过程：P外=常数⏹自由膨胀过程：P外=06.热和功热(heat)：由于温度不同，而在体系与环境之间产生的能量传递。
以Q表示。
如：相变热、溶解热、化学反应热等。
特点：热是一过程量，传递中的能量，而不是体系的性质，即不是体系的状态函数。
热产生的微观原因：热运动是一种无序运动，所以热量是体系和环境的内部质点因无序运动的平均强度不同而交换的能量，而不是指物体冷热的“热”。
取号规则：由于能量传递具有方向性，所以用Q值的正负表示方向，规定体系吸热Q为正，Q > 0, 反之Q为负，Q < 0。
单位：能量单位为焦耳Joule，简写J。
功（work）：除热以外，其它各种被传递的能量称为功，以符号W表示。
如：体积功（We）、电功、表面功（Wf）等。
特点：功也是一过程量，不是体系的性质，它不是体系的状态函数功产生的微观原因：功是大量质点以有序运动而传递的能量。
取号规则：系统对环境作功，W<0；环境对系统作功，W>0单位：能量单位为焦耳，简写J。
相同点：①体系状态发生变化时与环境交换的能量，量纲均为J，KJ；②两者均不是状态函数，其数值与过程有关。
其微分不是全微分，以δQ和δW表示；③两者均有大小，也有方向。
热力学规定：体系吸热为正，放热为负；体系对外环境功为负，环境对体系做功为正。
不同点：①热是由温差引起的体系与环境之间的能量交换，而功则是除热以外体系与环境之间的能量交换形式；②微观上，热是对大量分子无序热运动强度的度量，而功则是大量分子有序运动强度的度量。
体积功的计算：如右图所示：气体体积变化为：dV＝A·dl活塞移动时抵抗外力为：F外＝P外A在此过程中体系克服外力所做的功为：δWe ＝-F外×dl＝-P外Adl＝-P外dV一定量的功为：We =-∫P外dV当P外恒定时We = -P外⊿V＝-P外(V2－V1 )注意：① 体积功都用-P 外dV 表示，而不用-PdV 表示。
P —内部压力， P 外—指外压（Pe ） 。
② 从公式δWe ＝-P 外dV 看，功的大小决定于P 外及dV 的大小，其中任一项为零，则功为零第二节 热力学第一定律⏹ 热力学第一定律与热力学能 ⏹ 热力学第一定律的数学表达式 一、热力学第一定律与热力学能Joule （焦耳）和 Mayer （迈耶尔)自1840年起，历经20多年，用各种实验求证热和功的转换关系，得到的结果是一致的。
即： 1 cal = 4.1840 J这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验证明。
现在，国际单位制中已不用cal ，热功当量这个词将逐渐被废除 1. 热力学第一定律 能量守恒定律：到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。
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。
热力学第一定律的另外一种表达形式：第一类永动机是不能实现的。
所谓第一类永动机是一种循环作功的机器，它不消耗任何能量或燃料而能不断对外作功。
2. 热力学能系统总能量通常有三部分组成：（1）系统整体运动（机械运动）的动能（2）系统在外力场中的位能(电磁场、重力场等) （3）热力学能，也称为内能热力学能 U 是指系统内部能量的总和，包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。
热源移动一带有理想活塞(无质量、 无摩擦)的气缸热力学中一般只考虑静止的系统，无整体运动，不考虑外力场的作用，所以只注意热力学能。