熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律工程熱力學(xué)名詞01表述方式定律形式應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展簡史適用范圍定律影響目錄0305020406基本信息熱力學(xué)第一定律（thefirstlawofthermodynamics）是涉及熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉(zhuǎn)換過程中守恒。表述為：物體內(nèi)能的增加等于物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和。即熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。其推廣和本質(zhì)就是著名的能量守恒定律。該定律經(jīng)過邁爾（）、焦耳（）等多位物理學(xué)家驗證。十九世紀(jì)中期，在長期生產(chǎn)實踐和大量科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，它才以科學(xué)定律的形式被確立起來。表述方式表述方式物體內(nèi)能的增加等于物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和

，表達(dá)式為△U=Q+W。系統(tǒng)在絕熱狀態(tài)時，功只取決于系統(tǒng)初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)的能量，和過程無關(guān)。孤立系統(tǒng)的能量永遠(yuǎn)守恒。系統(tǒng)經(jīng)過絕熱循環(huán)，其所做的功為零，因此第一類永動機是不可能的（即不消耗能量做功的機械）。百科x混知：圖解熱力學(xué)第一定律發(fā)展簡史發(fā)展簡史19世紀(jì)初，由于蒸汽機的進(jìn)一步發(fā)展，迫切需要研究熱和功的關(guān)系，對蒸汽機“出力”作出理論上的分析，所以熱與機械功的相互轉(zhuǎn)化得到了廣泛的研究

。能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的建立埃瓦特（PeterEwart，1767—1842）對煤的燃燒所產(chǎn)生的熱量和由此提供的“機械動力”之間的關(guān)系作了研究，建立了定量聯(lián)系。丹麥工程師和物理學(xué)家柯爾?。↙.Colding，1815—1888）對熱、功之間的關(guān)系也作過研究。他從事過摩擦生熱的實驗，1843年丹麥皇家科學(xué)院對他的論文簽署了如下的批語“柯爾丁的這篇論文的主要思想是由于摩擦、阻力、壓力等造成的機械作用的損失，引起了物體內(nèi)部的如熱、電以及類似的動作，它們皆與損失的力成正比?！倍韲暮账梗?，1802—1850）在更早就從化學(xué)的研究得到了能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想。他原是瑞士人，3歲時到俄國，當(dāng)過醫(yī)生，在彼得堡執(zhí)教，他以熱化學(xué)研究著稱。1836年赫斯向彼得堡科學(xué)院報告：“經(jīng)過連續(xù)的研究，我確信，不管用什么方式完成化合，由此發(fā)出的熱總是恒定的，這個原理是如此之明顯，以至于如果我不認(rèn)為已經(jīng)被證明，也可以不加思索就認(rèn)為它是一條公理?！庇?840年3月27日在一次科學(xué)院演講中提出了一個普遍的表述：“當(dāng)組成任何一種化學(xué)化合物時，往往會同時放出熱量，這熱量不取決于化合是直接進(jìn)行還是經(jīng)過幾道反應(yīng)間接進(jìn)行?！币院笏堰@條定律廣泛應(yīng)用于他的熱化學(xué)研究中。定律形式定律形式表述形式：熱能可以從一個物體傳遞給另一個物體，也可以與機械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值不變。在工程熱力學(xué)范圍內(nèi)，熱力學(xué)第一定律可表述為：熱能和機械能在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換時，能量的總量必定守恒?；緝?nèi)容：熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；消耗一定的功必產(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時，也必產(chǎn)生一定的功。熱力學(xué)第一定律的另一種表述是：第一類永動機是不可能造成的。這是許多人幻想制造的能不斷地作功而無需任何燃料和動力的機器，是能夠無中生有、源源不斷提供能量的機器。顯然，第一類永動機違背能量守恒定律。數(shù)學(xué)式的表達(dá)為：在熱力學(xué)中，系統(tǒng)發(fā)生變化時，設(shè)與環(huán)境之間交換的熱為Q（吸熱為正，放熱為負(fù)），與環(huán)境交換的功為W（環(huán)境對系統(tǒng)做功為正，系統(tǒng)對環(huán)境做功為負(fù)），

可得熱力學(xué)能（亦稱內(nèi)能）的變化為△U=Q+W。普遍的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程中的具體表現(xiàn)。熱力學(xué)的基本定律之一。熱力學(xué)第一定律是對能量守恒和轉(zhuǎn)換定律的一種表述方式。適用范圍適用范圍系統(tǒng)必須為封閉系統(tǒng)，有物質(zhì)交換的敞開系統(tǒng)不在熱力學(xué)第一定律的考慮范圍之內(nèi)。即基本定義式無法使用。

熱力學(xué)第一定律本質(zhì)上與能量守恒定律是的等同的，是一個普適

的定律，適用于宏觀世界和微觀世界的所有體系，適用于一切形式的能量。自1850年起，科學(xué)界公認(rèn)能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可表述為：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。熱力學(xué)第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)所具有的特殊形式，是人類經(jīng)驗的總結(jié)，也是熱力學(xué)最基本的定律之一。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域熱容量與焓熱力學(xué)第一定律在p-V系統(tǒng)中的應(yīng)用。對于氣體、液體和各向同性的固體，在不考慮表面張力和沒有外力場的情況下，它們的狀態(tài)可以用p、V、T三個量中的任意兩個作為狀態(tài)參量來描述，這樣的物體系統(tǒng)為p-V系統(tǒng)

。對于p-V系統(tǒng)，在無限小的準(zhǔn)靜態(tài)過程中，外界對系統(tǒng)所做的微量功dW=-pdV。熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用熱力工程上實施熱力過程的目的有兩點：一是實現(xiàn)預(yù)期的能量轉(zhuǎn)換；二是達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)變化。在熱力設(shè)備中常以氣體為工作物質(zhì)（簡稱“工質(zhì)”），分析氣體在幾種典型的熱力學(xué)過程中狀態(tài)的變化及能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律，是有實際意義的。為簡單計，我們只以理想氣體為工質(zhì)，并一般的只限于討論可逆過程

。定律影響定律影響熱力學(xué)第一定律是熱力