五、热力学第一定律 般情况下,当系统状态发生变化时,作功和传热往往是同时存在的若开始时系统 处于平衡态1系统的内能为U1,当系统从外界吸收热量Q后系统处于平衡态2其内 能为U,同时系统对外界作功A,则 O=U-U,+A 上式是热力学第一定律的数学表示式在国际单位制中各量的单位都为焦耳热力学第 一定律说明:系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分用于系统对外 作功它是包括热现象在内的能量转换和守恒定律 A和Q符号的规定为A表示系统对外界所作的功系统对外做功时,A取正值,外 界对系统做功时,A取负值,Q表示系统从外界吸收的热量,系统从外界吸收热时Ω取正 值系统向外界放热时。Q取负值.U2-U1表示内能的增量,正值表示内能增加,负值表 示内能减少 对于微小的状态变化过程热力学第一定律的数学表达式为 do=du+dA (94) 因功A和热量Q不是态函数所以不表示态函数的无穷小增量,只表示在无穷小过 程中的无穷小量 如果研究的系统是气体(即只有体积功)热力学第一定律可写成 O=U,-U,+ PdI (9.5) 最后简述一下所谓第一类永动机的问题由热力学第一定律可知要使系统对外作 功必然要从外界吸热或消耗系统的内能,或两者皆有历史上,人们曾幻想制造一种机 器,即不消耗系统的内能,又不需要外界向它传递热量,即不需要任何动力或燃料却能不 断对外作功,这种机器叫做第一类永动机很明显由于它违反了热力学第一定律而终未 制成所以热力学第一定律也可表述为第一类永动机是不可能造成的 思考题、作业(P30):9.177 五、热力学第一定律 一般情况下,当系统状态发生变化时,作功和传热往往是同时存在的.若开始时系统 处于平衡态 1,系统的内能为 U1，当系统从外界吸收热量 Q 后,系统处于平衡态 2,其内 能为 U2，同时系统对外界作功 A,则 Q =U2 −U1 + A (9.3) 上式是热力学第一定律的数学表示式,在国际单位制中各量的单位都为焦耳.热力学第 一定律说明:系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分用于系统对外 作功.它是包括热现象在内的能量转换和守恒定律. A 和 Q 符号的规定为:A 表示系统对外界所作的功,系统对外做功时, A 取正值,外 界对系统做功时, A取负值;Q表示系统从外界吸收的热量,系统从外界吸收热时,Q取正 值,系统向外界放热时,Q 取负值. U2 −U1 表示内能的增量,正值表示内能增加,负值表 示内能减少. 对于微小的状态变化过程,热力学第一定律的数学表达式为 dQ = dU + dA (9.4) 因功 A 和热量 Q 不是态函数,所以不表示态函数的无穷小增量,只表示在无穷小过 程中的无穷小量. 如果研究的系统是气体(即只有体积功),热力学第一定律可写成  = − + 2 1 2 1 V V Q U U PdV (9.5) 最后简述一下所谓第一类永动机的问题.由热力学第一定律可知,要使系统对外作 功,必然要从外界吸热或消耗系统的内能,或两者皆有.历史上,人们曾幻想制造一种机 器,即不消耗系统的内能,又不需要外界向它传递热量,即不需要任何动力或燃料却能不 断对外作功,这种机器叫做第一类永动机.很明显,由于它违反了热力学第一定律而终未 制成,所以热力学第一定律也可表述为第一类永动机是不可能造成的. 思考题、作业(P30)：9.17