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热力学第一定律功：δW ＝δW e ＋δW f（1）膨胀功 δW e ＝p 外dV 膨胀功为正，压缩功为负。
（2）非膨胀功δW f ＝xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW （机械功）＝fdL ，δW （电功）＝EdQ ，δW （表面功）＝rdA 。
热 Q ：体系吸热为正，放热为负。
热力学第一定律： △U ＝Q —W 焓 H ＝U ＋pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C ＝δQ/dT（1）等压热容：C p ＝δQ p /dT ＝ （∂H/∂T ）p （2）等容热容：C v ＝δQ v /dT ＝ （∂U/∂T ）v 常温下单原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＝3R/2常温下双原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＋C v ，m r ＝5R/2 等压热容与等容热容之差：（1）任意体系 C p —C v ＝[p ＋（∂U/∂V ）T ]（∂V/∂T ）p （2）理想气体 C p —C v ＝nR 理想气体绝热可逆过程方程：pV γ＝常数 TV γ-1＝常数 p 1-γT γ＝常数 γ＝C p / C v 理想气体绝热功：W ＝C v （T 1—T 2）＝11－γ（p 1V 1—p 2V 2） 理想气体多方可逆过程：W ＝1nR－δ（T 1—T 2） 热机效率：η＝212T T T － 冷冻系数：β＝－Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数：β＝121T T T －焦汤系数： μJ －T ＝H p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂＝－()pT C p H ∂∂ 实际气体的ΔH 和ΔU ：ΔU ＝dT T U V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂＋dV V U T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ΔH ＝dT T H P ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂＋dp p H T⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系：Q p ＝Q V ＋ΔnRT 当反应进度 ξ＝1mol 时， Δr H m ＝Δr U m ＋∑BB γRT化学反应热效应与温度的关系：()()()dT B C T H T H 21T T m p B1m r 2m r ⎰∑∆∆，＋＝γ热力学第二定律Clausius 不等式：0TQS BAB A ≥∆∑→δ—熵函数的定义：dS ＝δQ R /T Boltzman 熵定理：S ＝kln Ω Helmbolz 自由能定义：F ＝U —TS Gibbs 自由能定义：G ＝H －TS 热力学基本公式：（1）组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程：dU ＝TdS －pdV dH ＝TdS ＋Vdp dF ＝－SdT －pdV dG ＝－SdT ＋Vdp （2）Maxwell 关系：T V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂＝V T p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tp S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂＝－p T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （3）热容与T 、S 、p 、V 的关系：C V ＝T VT S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ C p ＝T p T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Gibbs 自由能与温度的关系：Gibbs －Helmholtz 公式 ()pT /G ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂T ＝－2T H ∆ 单组分体系的两相平衡： （1）Clapeyron 方程式：dT dp＝mX m X V T H ∆∆ 式中x 代表vap ，fus ，sub 。
热一定律总结一、 通用公式ΔU = Q + W绝热： Q = 0，ΔU = W 恒容(W ’=0)：W = 0，ΔU = Q V恒压(W ’=0)：W =-p ΔV =-Δ(pV )，ΔU = Q -Δ(pV ) ΔH = Q p 恒容+绝热(W ’=0) ：ΔU = 0 恒压+绝热(W ’=0) ：ΔH = 0焓的定义式：H = U + pV ΔH = ΔU + Δ(pV )典型例题：思考题第3题，第4题。
二、 理想气体的单纯pVT 变化恒温：ΔU = ΔH = 0变温： 或或如恒容，ΔU = Q ，否则不一定相等。
如恒压，ΔH = Q ，否则不一定相等。
C p , m – C V , m = R双原子理想气体：C p , m = 7R /2, C V , m = 5R /2 单原子理想气体：C p , m = 5R /2, C V , m = 3R /2典型例题：思考题第2,3,4题书、三、 凝聚态物质的ΔU 和ΔH 只和温度有关或ΔU = n C V,T 2 T 1∫ΔH = nC p, T 2 T 1∫ΔU = nC V, ΔH = nC p, ΔU ≈ ΔH = n C p, m d T T 2 T1∫ ΔU ≈ ΔH = nC p,典型例题：书四、可逆相变（一定温度T 和对应的p 下的相变，是恒压过程）ΔU ≈ ΔH –ΔnRT(Δn ：气体摩尔数的变化量。
如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则Δn = 0，ΔU ≈ ΔH 。
kPa 及其对应温度下的相变可以查表。
其它温度下的相变要设计状态函数不管是理想气体或凝聚态物质，ΔH 1和ΔH 3均仅为温度的函数，可以直接用C p,m 计算。
或典型例题：作业题第3题 五、化学反应焓的计算H 1 +Δ H m (βα αβΔ αβ可逆相变K:ΔH = Q p = n Δ α βΔH = nC p,ΔH = nC p, T 2 T1∫其他温度：状态函数法ΔU 和ΔH 的关系：ΔU = ΔH –ΔnRT （Δn ：气体摩尔数的变化量。
1．热力学第一定律热力学第一定律的主要内容，就是能量守恒原理。
能量可以在一物体与其他物体之间传递，可以从一种形式转化成另一种形式，但是不能无中生有，也不能自行消失。
而不同形式的能量在相互转化时永远是数量相当的。
这一原理，在现在看来似乎是顺理成章的，但他的建立却经历了许多失败和教训。
一百多年前西方工业革命，发明了蒸汽机，人们对改进蒸汽机产生了浓厚的兴趣。
总想造成不供能量或者少供能量而多做功的机器，曾兴起过制造“第一类永动机”的热潮。
所谓第一类永动机就是不需供给热量，不需消耗燃料而能不断循环做工的机器。
设计方案之多，但是成千上万份的设计中，没有一个能实现的。
人们从这类经验中逐渐认识到，能量是不能无中生有的，自生自灭的。
第一类永动机是不可能制成的，这就是能量守恒原理。
到了1840年，由焦耳和迈尔作了大量试验，测量了热和功转换过程中，消耗多少功会得到多少热，证明了热和机械功的转换具有严格的不变的当量关系。
想得到1J的机械功，一定要消耗0.239卡热，得到1卡热，一定要消耗4.184J的功，这就是著名的热功当量。
1cal = 4.1840J热功当量的测定试验，给能量守恒原理提供了科学依据，使这一原理得到了更为普遍的承认，牢牢的确立起来。
至今，无论是微观世界中物质的运动，还是宏观世界中的物质变化都无一例外的符合能量守恒原理。
把这一原理运用到宏观的热力学体系，就形成了热力学第一定律。
2．热力学第二定律能量守恒和转化定律就是热力学第一定律，或者说热力学第一定律是能量守恒和转化定律在热力学上的表现。
它指明热是物质运动的一种形式，物质系统从外界吸收的热量等于这个能的增加量和它对外所作的功的总和。
也就是说想制造一种不消耗任何能量就能永远作功的机器，即“第一种永动机”，是不可能的。
人们继续研究热机效率问题，试图从单一热源吸取能量去制作会永远作功的机器，这种机器并不违背能量守恒定律，只需将热源降温而利用其能量推动机器不断运转。
热力学第一定律科技名词定义中文名称：热力学第一定律英文名称：first law of thermodynamics其他名称：能量守恒和转换定律定义：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。
概述热力学第一定律热力学第一定律：△U=Q+W。
系统在过程中能量的变化关系英文翻译：the first law of thermodynamics简单解释在热力学中，系统发生变化时，设与环境之间交换的热为Q（吸热为正，放热为负），与环境交换的功为W（对外做功为负，外界对物体做功为正），可得热力学能（亦称内能）的变化为ΔU = Q+ W或ΔU=Q-W物理中普遍使用第一种，而化学中通常是说系统对外做功，故会用后一种。
定义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，在转化和传递过程中能量的总和不变。
英文翻译：The first explicit statement of the first law of thermodynamics, byRudolf Clausiusin 1850, referred to cyclic thermodynamic processes "In all cases in which work is produced by the agency of heat, a quantity of heat is consumed which is proportional to the work done; and conversely, by the expenditure of an equal quantity of work an equal quantity of heat is produced."基本内容能量是永恒的，不会被制造出来，也不会被消灭。
热力学第一定律1 焦耳热功当量能量守恒与转化定律及对热本质的认识是在焦耳热功当量实验的基础上突破的。
从1840年起，焦耳先后用了20年的时间，做了四类实验，测定了可以转化为一定数量的热的各种形式能量。
(1) 将水放在一绝热容器，通过重物下落带动铜浆叶轮，叶轮搅动水，使水温升高。
(2) 以机械压缩气缸中的气体，气缸浸入水中，水温升高。
(3) 以机械功转动电机，电机产生电流通过水中的线圈，水温升高。
(4) 以机械功使两块在水中的铁片互相摩擦，水温升高。
实验结果就是著名的焦耳热功当量：1ca l= 4.157 J。
之后更精确的测量结果是：1cal = 4.1840 J。
热功当量的意义在于：为能量守恒与转化定律奠定了可靠的实验基础，肯定了热是能量的一种形式，可以与机械能电能等相互转化，转化是等当量的。
从此，人类对于热的认识才有了突破性的进展。
2 能量守恒与转化定律到1850年，科学界已公认能量守恒是自然界的一个普遍规律。
这条定律指出：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在转化过程，能量的总量不变。
换而言之：在隔离体系中，能量的形式可以转化，但能量总值不变。
通常体系的总能量由三个部分组成：动能、势能和内能。
一般的化学热力学体系是宏观静止、无整体运动的，而且没有特殊的外场作用(如电磁场，离心力场)， 因此，关注的主要是内能。
内能包括：分子运动的平动能，转动能，振动能，电子及原子核的能量，以及分子间的相互作用能。
3 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒与转化原理在热力学体系的应用。
对于不同类型的体系，定律的形式将有所不同。
对于封闭体系，热力学第一定律可以表述为：任何一个不作整体运动的封闭体系，在平衡态都存在一个单值的状态函数，称之为内能U，它是一个广度量。
当体系从平衡态 A经任一过程变到平衡态 B，体系内能的增量U=U(B)-U(A)就等于该过程体系从环境吸收的热量Q与环境对体系所做功W之和。
热力学第一定律一．选择题1. 将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是(a) 绝热箱中所有物质 (b) 两个铜电极；(c) 蓄电池和铜电极(d) CuSO4水溶液。
2.选择系统的原则是（a）符合能量转换和守恒的规律（b）使研究的问题得到合理的、简明的解答（c）便于计算过程中的功和热及热力学函数的变化值（d）便于考察环境对系统的影响3. x为状态函数，下列表述中不正确的是(a) d x为全微分(b) 当状态确定，x的值确定(c) ∆x= ∫d x的积分与路经无关，只与始终态有关(d) 当体系状态变化，x值一定变化4. 状态函数的性质（a）绝对值不知（b）相互独立（c）都有偏摩尔量（d）变化值仅取决于始末态5. 体系的状态改变了，其内能值（a）必定改变（b）必定不变（c）不一定改变（d）状态与内能无关6. 封闭体系从A态膨胀为B态，可以沿两条等温途径：甲）可逆途径；乙）不可逆途径，则下列关系式⑴ΔU可逆> ΔU不可逆⑵∣W可逆∣> ∣W不可逆∣⑶Q可逆> Q不可逆⑷( Q可逆- W可逆) > ( Q不可逆- W不可逆)正确的是(a) (1)，(2) (b) (2)，(3)(c) (3)，(4) (d) (1)，(4)7. 当理想气体冲入一真空绝热容器后，其温度将(a) 升高(b) 降低(c) 不变(d) 难以确定8. 当热力学第一定律写成d U = δQ–p d V时，它适用于(a).理想气体的可逆过程(b). 封闭体系的任一过程(c). 封闭体系只做体积功过程(d). 封闭体系的定压过程9. 对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是(a) W = 0 (b) Q = 0(c) ΔU= 0 (d) ΔH = 010. 关于热平衡, 下列说法中正确的是（a）系统处于热平衡时, 系统的温度一定等于环境的温度（b）并不是所有热力学平衡系统都必须满足热平衡的条件（c）若系统A与B成热平衡, B与C成热平衡, 则A与C直接接触时也一定成热平衡（d）在等温过程中系统始终处于热平衡11. 理想气体自由膨胀过程中(a). W = 0，Q＞0，∆U＞0，∆H=0 (b). W＞0，Q=0，∆U＞0，∆H＞0(c). W＜0，Q＞0，∆U=0，∆H=0(d). W = 0，Q=0，∆U=0，∆H=012. 在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间（a）一定产生热交换（b）一定不产生热交换（c）不一定产生热交换（d）温度恒定与热交换无关13. 对热力学可逆过程，下列说法中正确的是(a) 过程进行的速度无限慢 (b) 没有功的损失(c) 系统和环境可同时复原 (d) 不需环境做功14. 指出下列过程中的可逆过程(a) 摩擦生热(b) 室温、标准压力下一杯水蒸发为同温同压下的汽(c) 373K，标准压力下一杯水蒸发为汽(d) 手电筒中干电池放电使灯泡发亮15. 1mol理想气体经历可逆绝热过程，功的计算式有下列几种，其中哪一个是错误的（a） C v(T1- T2)（b）C p(T2-T1)（c）(P1V1- P2V2)/(r-1) （d）R(T1-T2)/(r-1)16. 对于功, 下面的说法中不正确的是（a）在系统对环境做功或环境对系统做功时, 环境中一定会留下某种痕迹（b）功的量值与系统的始末态有关（c）无论做什么功都伴随着系统中某种物质微粒的定向运动（d）广义功=广义力×广义位移。
系统做功时，“广义力”是指环境施予系统的力；环境做功时，“广义力”是指系统施予环境的力17. 关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是（a）功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上（b）只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义（c）功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量（d）在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消18. 一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，A→B为等温过程，B→C等压过程，C→A为绝热过程，那么曲边梯形ACca 的面积表示的功等于(a) B→C的内能变化；(b) A→B的内能变化；(c) C→A的内能变化；(d) C→B的内能变化。
19. 下述说法哪一个正确?(a) 热是体系中微观粒子平均平动能的量度(b) 温度是体系所储存热量的量度(c) 温度是体系中微观粒子平均能量的量度(d) 温度是体系中微观粒子平均平动能的量度20.下面陈述中，正确的是(a) 虽然Q和W是过程量，但由于Q V =ΔU，Q p=ΔH，而U和H是状态函数，所以Q V和Q p是状态函数(b) 热量是由于温度差而传递的能量，它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体(c) 封闭体系与环境之间交换能量的形式非功即热(d) 两物体之间只有存在温差，才可传递能量，反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化21. 热力学第一定律ΔU=Q+W只适用于（a）单纯状态变化（b）相变化（b）化学变化（d）封闭物系的任何变化22.在绝热钢弹中, 发生一个放热的分子数增加的化学反应, 则(a) Q > 0, W > 0, ∆U > 0(b ) Q = 0, W = 0, ∆ U > 0 (c) Q = 0, W = 0, ∆ U = 0 (d ) Q < 0, W > 0, ∆ U < 023.如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：（a ） W =0， Q <0， ∆U <0 （b ）. W ＞0， Q <0， ∆U >0 （c ） W <0， Q <0， ∆U >0 （d ）. W <0， Q =0， ∆U >0 24. 下面的说法中不符合热力学第一定律的是（a ）在孤立系统内发生的任何过程中，系统的内能不变 （b ）在任何等温过程中系统的内能不变 （c ）在任一循环过程中，W=-Q（d ）在理想气体自由膨胀过程中，Q=∆U=0 25.下述哪一种说法错误?(a) 焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量(b) 只有在某些特定条件下,焓变ΔH 才与体系吸热相等 (c) 焓是状态函数(d) 焓是体系能与环境能进行热交换的能量26.“封闭体系恒压过程中体系吸收的热量Q p 等于其焓的增量ΔH ”，这种说法 (a) 正确(b) 需增加无非体积功的条件 (c) 需加可逆过程的条件(d) 需加可逆过程与无非体积功的条件27.某气体在恒压升温和恒容升温过程中（无非体积功）所吸收的热量相同，试比较恒压过程体系升高的温度d T p 与恒容过程体系升高的温度d T V 的大小。
(a) d T p > d T V (b) d T p = d T V (c) d T p < d T V (d) d T p d T V 28. 涉及焓的下列说法中正确的是（a ） 单质的焓值均等于零 （b ） 在等温过程中焓变为零 （c ） 在绝热可逆过程中焓变为零（d ） 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 29. dU=C v dT 及dU m =C v,m dT 适用的条件完整地说应当是（a ）等容过程（b ）无化学反应和相变的等容过程 （c ）组成不变的均相系统的等容过程（d ）无化学反应和相变化且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程 30. 当某化学反应Δr C p,m ＜0，则该过程的()r mH T ∆$随温度升高而（a ） 下降 （b ） 升高 （c ） 不变 （d ） 无规律 31. 对于理想气体，下述结论中正确的是： (a) (∂H /∂T )V = 0 (∂H /∂V)T = 0(b) (∂H /∂T )p = 0 (∂H /∂p )T = 0 (c) (∂H /∂T )p = 0 (∂H /∂V )T = 0 (d) (∂H /∂V)T = 0 (∂H /∂p )T = 0 32. 对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：(a ) 0 (b )p TU U T V ∂∂⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭(c ) 0 (d ) 0T TH U p p ⎛⎫⎛⎫∂∂== ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 33.若一气体的方程为pV m =RT +αp (α>0常数)，则(a)()T U V∂∂=0 (b)()V Up∂∂=0 (c)()V U T ∂∂=0 (d) ()p UT∂∂=0 34. 非理想气体进行绝热自由膨胀时，下述答案中哪一个错误（a ）Q = 0 （b ）W = 0 （c ）∆U = 0 （d ）∆H = 035. 下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？ (a) C p - C V = nR (b) (dln p )/d T =ΔH /RT 2(c) 对恒压过程，ΔH =ΔU + p ΔV (d) 对绝热可逆过程，pV γ= 常数。
36. 实际气体经绝热自由膨胀后，体系的温度将 (a) 不变 (b) 增大 (c) 减少 (d) 不能确定37. 一定量的理想气体从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V 1,V 2，则 (a) V 1> V 2 (b) V 1< V 2 (c) V 1= V 2 (d) 无法确定38. 在一定T ，p 下，汽化焓Δvap H ，熔化焓Δfus H 和升华焓Δsub H 的关系为 (A) Δsub H ＞Δvap H (B) Δsub H ＞Δfus H (c) Δsub H =Δvap H +Δfus H (D) Δvap H ＞Δsub H 上述各式中，哪一个错误?39. 当以5 mol H 2气与4 mol Cl 2气混合，最后生成2 mol HCl 气。
根据反应方程式H 2(g) + Cl 2(g)−−→2HCl(g)，则反应进度ξ应是：(a) 1 mol (b) 2 mol (c) 4 mol (d) 5 mol40. 化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应(a ) 是热力学可逆过程 (b) 是热力学不可逆过程 (c) 是否可逆不能确定 (d) 是不能进行的过程41. p 下，C(石墨) + 02(g) ＝ C02(g)的反应热为Δr H m 下列说法中错误的是（a ）Δr H m 就是C02(g)的生成焓Δf H m（b ）Δr H m 是C(石墨)的燃烧焓 （c ） Δr H m =Δr U m（d ）Δr H m >Δr U m42. 关于基尔霍夫定律适用的条件，确切地说是（a ） 等容条件下的化学反应过程 （b ） 等压条件下的化学反应过程（c ） 等压或等容且不做非体积功的化学反应过程（d ） 纯物质在不同温度下的可逆相变过程和等压反应过程 43. 某物质B 的标准摩尔燃烧焓为-1(298.15K)200kJ mol c m H ∆=-，则该物质B 在298.15K 时燃烧反应的标准摩尔焓变r m H ∆为（a ）–200-1kJ mol （b ）0-1kJ mol （c ）200-1kJ mol （d ）40-1kJ mol 44. 关于节流膨胀, 下列说法正确的是（a ） 节流膨胀是绝热可逆过程 （b ） 节流膨胀中系统的内能将改变 （c ） 节流膨胀中系统的焓值改变（d ） 节流过程中多孔塞两边的压力不断变化 45. 实际气体经节流膨胀后，下述哪一组结论是正确的（a ）Q < 0, ∆H = 0, ∆p < 0 （b ）Q = 0, ∆H = 0, ∆T < 0 （c ）Q = 0, ∆H < 0, ∆p < 0 （d ）Q = 0, ∆H = 0, ∆p < 0 46. 1摩尔理想气体经过节流膨胀过程后（a ）0=∆S （b ） 0A ∆= （c ）0=∆G （d ） ΔU ＝0二．计算题1. 在一绝热、且其中冷却盘管的装置中，一边是温度为T 1的水，另一边是温度为T 1的浓硫酸，中间以薄膜分开。
