熱力學第一定律

熱力學第一定律工程熱力學名詞01表述方式定律形式應用領域發(fā)展簡史適用范圍定律影響目錄0305020406基本信息熱力學第一定律（thefirstlawofthermodynamics）是涉及熱現象領域內的能量守恒和轉化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恒。表述為：物體內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換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。其推廣和本質就是著名的能量守恒定律。該定律經過邁爾（）、焦耳（）等多位物理學家驗證。十九世紀中期，在長期生產實踐和大量科學實驗的基礎上，它才以科學定律的形式被確立起來。表述方式表述方式物體內能的增加等于物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和

，表達式為△U=Q+W。系統在絕熱狀態(tài)時，功只取決于系統初始狀態(tài)和結束狀態(tài)的能量，和過程無關。孤立系統的能量永遠守恒。系統經過絕熱循環(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：圖解熱力學第一定律發(fā)展簡史發(fā)展簡史19世紀初，由于蒸汽機的進一步發(fā)展，迫切需要研究熱和功的關系，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化得到了廣泛的研究

。能量轉化和守恒定律的建立埃瓦特（PeterEwart，1767—1842）對煤的燃燒所產生的熱量和由此提供的“機械動力”之間的關系作了研究，建立了定量聯系。丹麥工程師和物理學家柯爾丁（L.Colding，1815—1888）對熱、功之間的關系也作過研究。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）在更早就從化學的研究得到了能量轉化與守恒的思想。他原是瑞士人，3歲時到俄國，當過醫(yī)生，在彼得堡執(zhí)教，他以熱化學研究著稱。1836年赫斯向彼得堡科學院報告：“經過連續(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，以至于如果我不認為已經被證明，也可以不加思索就認為它是一條公理?！庇?840年3月27日在一次科學院演講中提出了一個普遍的表述：“當組成任何一種化學化合物時，往往會同時放出熱量，這熱量不取決于化合是直接進行還是經過幾道反應間接進行?！币院笏堰@條定律廣泛應用于他的熱化學研究中。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換，在傳遞和轉換過程中，能量的總值不變。在工程熱力學范圍內，熱力學第一定律可表述為：熱能和機械能在轉移或轉換時，能量的總量必定守恒?；緝热荩簾峥梢赞D變?yōu)楣?，功也可以轉變?yōu)闊?；消耗一定的功必產生一定的熱，一定的熱消失時，也必產生一定的功。熱力學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。數學式的表達為：在熱力學中，系統發(fā)生變化時，設與環(huán)境之間交換的熱為Q（吸熱為正，放熱為負），與環(huán)境交換的功為W（環(huán)境對系統做功為正，系統對環(huán)境做功為負），

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

熱力學第一定律本質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，科學界公認能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉化定律可表述為：自然界的一切物質都具有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉化為另一種形式，但在轉化過程中，能量的總值不變。熱力學第一定律是能量守恒與轉化定律在熱現象領域內所具有的特殊形式，是人類經驗的總結，也是熱力學最基本的定律之一。應用領域應用領域熱容量與焓熱力學第一定律在p-V系統中的應用。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，這樣的物體系統為p-V系統

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

。定律影響定律影響熱力學第一定律是熱力