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热力学第一定律
功：δW＝δWe＋δWf
（1）膨胀功 δWe＝p外dV 膨胀功为正，压缩功为负。
（2）非膨胀功δWf＝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：Cp＝δQp/dT＝ （∂H/∂T）p
（2）等容热容：Cv＝δQv/dT＝ （∂U/∂T）v
常温下单原子分子：Cv，m＝Cv，mt＝3R/2
常温下双原子分子：Cv，m＝Cv，mt＋Cv，mr＝5R/2
等压热容与等容热容之差：
（1）任意体系 Cp —Cv＝[p＋（∂U/∂V）T]（∂V/∂T）p
（2）理想气体 Cp —Cv＝nR
理想气体绝热可逆过程方程：
pVγ＝常数 TVγ-1＝常数 p1-γTγ＝常数 γ＝Cp/ Cv
理想气体绝热功：W＝Cv（T1—T2）＝11－（p1V1—p2V2）
理想气体多方可逆过程：W＝1nR－（T1—T2）
热机效率：η＝212TTT－ 冷冻系数：β＝－Q1/W
可逆制冷机冷冻系数：β＝121TTT－
焦汤系数： μJ－T＝HpT＝－pTCpH
实际气体的ΔH和ΔU：
ΔU＝dTTUV＋dVVUT ΔH＝dTTHP＋dppHT
化学反应的等压热效应与等容热效应的关系：Qp＝QV＋ΔnRT
当反应进度 ξ＝1mol时， ΔrHm＝ΔrUm＋BBRT
化学反应热效应与温度的关系：dTBCTHTH21TTmpB1mr2mr，＋＝
热力学第二定律
第二章 热力学第一定律
第一节 第一定律的实质及热力学能和总能
能量守恒与转换定律是自然界的基本规律之一，它指出：自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量总量不变。
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象中的应用。它确定了热力过程中热力系统与外界进行能量交换时，各种形态能量数量上的守恒关系。
一、热力学能
热力学能是与物质内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关的能量。它包括分子移动、转动、粒子震动运动的内动能和分子间由于相互作用力的存在而具有的内位能，故又称内能。内动能取决于分子热运动，是温度的函数，而内位能取决于分子间的距离，是比体积的函数，即
u = f ( T, v )
二、总能
除热力学能外，工质的总能量还包括工质在参考坐标系中作为一个整体，因有宏观运动速度而具有动能、因有不同高度而具有位能。前一种能量称之为内部储存能，后两种能量则称之为外部储存能。我们把内部储存能和外部储存能的总和，即热力学能与宏观运动动能和位能的总和，叫做工质的总储存能，简称总能。即
pkEUEE （2-1）
E---总能；
U---热力学能；
Ek---宏观动能；
Ep---宏观位能。
第二节 第一定律的基本能量方程及工质的焓
一、焓
在有关热力计算总时常有U+pV出现，为了简化公式和计算，把它定义为焓，用符号H表示，即
H=U+pV （2-2） 1kg工质的焓值称为比焓，用h表示，即
h=u+pv （2-3）
焓的单位是J，比焓的单位是J/kg。焓是一个状态参数，在任一平衡状态下，u、p和v都有一定得值，因而焓h也有一定的值，而与达到这一状态的路径无关。
当1kg工质通过一定的界面流入热力系统时，储存于它内部的热力学能当然随着也进入到系统中，同时还把从外部功源获得的推动功pv带进了系统。
能量守恒定律
在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形
式，在转化过程中能量的总值不变，这就是能量守恒定律，又称为能量
守恒与转化定律。
热力学第一定律
将能量守恒定律应用于热力学中即称为热力学第一定律。
在化学热力学中，研究的是宏观静止系统，不考虑系统整体运动的
动能和系统在外力场（如电磁场、离心力场等）中的位能，只着眼于系
统的内能（又称热力学能）。内能是指系统内分子的平动能、转动能、
振动能，分子间势能，原子间键能，电子运动能，核内基本粒子间核能
等能量的总和。
设想系统由始态（内能为U1）变为终态（内能为U2），若在过程
中，系统从环境吸热Q，对环境做功W，则封闭系统内能的变化是
ΔU=U2-U1=Q-W 这就是热力学第一定律的数学表达式。它表示封闭系
统中系统内能的增量等于系统所吸的热减去系统对环境所做的功。
由于内能是系统内部能量的总和，所以是系统自身的性质，只决定
于其状态，是系统状态的函数。
状态函数的三个特点
系统处于一定的状态，其内能应有一定的数值，其变化量只决定于
系统的始态和终态，而与变化的途径无关。
即它具有状态函数的三个特点：
①状态一定，其值一定；
②殊途同归，值变相等；
③周而复始，值变为零。
由于物质结构的复杂性和内部微观粒子相互作用的多样性，系统物
质内能的绝对值尚无法确定，但内能的变化量可以通过系统与环境交换
的热和功来确定。热力学正是通过状态函数的变化量来解决实际问题的。
热
系统与环境之间由于存在温度差而交换的能量称为热。系统吸热，
Q为正值；系统放热，Q为负值。Q的SI单位为J。
功
系统与环境间除热以外的其他形式传递的能量都叫做功。以符号W
表示，SI单位为J。
系统对环境作功时，W取正值；环境对系统作功时，W取负值。
热力学中将功分为体积功和非体积功两类。
由气体体积的膨胀或压缩所做的功称为体积功（或膨胀功）。
体积功对于化学过程有特殊意义，因为许多化学反应常在敞口容器
中进行。如果外压p不变，这时的体积功为pΔV。
第3节 热力学第一定律
目标导航
1．知道热力学第一定律的内容及其表达式
2．理解能量守恒定律的内容
3．了解第一类永动机不可能制成的原因
诱思导学
1.热力学第一定律
（1）.一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。
其数学表达式为：ΔU=W+Q
（2）.与热力学第一定律相匹配的符号法则
做功W 热量Q 内能的改变ΔU
取正值“+” 外界对系统做功 系统从外界吸收热量 系统的内能增加
取负值“－” 系统对外界做功 系统向外界放出热量 系统的内能减少
（3）热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。
（4）应用热力学第一定律解题的一般步骤：
①根据符号法则写出各已知量（W、Q、ΔU）的正、负；
②根据方程ΔU=W+Q求出未知量；
③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律
⑴.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。
⑶.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，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。
(4).热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。
(5).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
(6). 能量守恒定律的重要意义
第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。第二，宣告了第一类永动机的失败。
