老郭今天來為大家介紹一下熱力學第一定律。一個熱力學系統處于熱力學平衡态時，隻要沒有外界的作用，它的狀态變量就不随時間變化。如果外界對系統産生影響，則平衡就會被破壞，從而過渡到另一個平衡态。

熱力學曲線圖

在熱力學中，如果系統從一個狀态變化到另一個狀态的過程中，系統吸收的熱量為Q，與環境交換的功為W，可得熱力學能（亦稱内能）的變化為ΔU = Q W或Q=ΔU-W（目前通用這兩種說法，以前一種用的多），為了避免混淆，物理中普遍使用第一種，而化學中通常是說系統對外做功，故會用後一種。

後面這個表達式的表述是：系統吸收的熱量等于系統内能的增加及系統對外做功之和，這就是熱力學第一定律。這個定律是能量之間的轉換和守恒定律，這是一個從經驗中總結出來的熱力學基本定律。

對于無限小的元過程，熱力學第一定律可以寫成dQ=dU dW

氣體在外界壓力下壓縮

系統的内能是态函數，它隻與系統所處的狀态有關，而與系統發生變化的過程無關。狀态變量确定，則内能确定。我們關心的是系統狀态變化前後内能的變化，而不是所在狀态的内能的絕對值，這和是能情況類似，功和熱量不是态函數，他們是在系統發生變化的過程中發生的。功和熱量與具體的過程有關。

熱力學第一定律是能量守恒原理的一種表達方式，熱力學第一定律是生物，物理化學等學科的重要定律。能量守恒定律的表述是：在一個熱力學系統内，能量可轉換，即可從一種形式轉變成另一種形式，但不能自行産生，也不能毀滅。所以啊，那些想做永動機的小夥伴們，還是洗洗睡吧，不存在能一直對外做功，卻不需要消耗任何能量的機械裝置。

嘿嘿，熱力學第一定律還是比較簡單滴，介紹到這竟然寫不下去了。再開一個内容《熱容量 焓》，沒辦法，系統考核圖文的字數。

測量比熱容的實驗原理圖

熱容量是宏觀物體的一個重要的熱力學參數，它的定義為：Cx=dQ/dT，其中dQ是物體溫度升高dT所需的熱量，x代表一個特定的過程（如等壓過程、等容過程等等），單位質量物質的熱容量稱為比熱容，如千克比熱容和摩爾比熱容等。在熱力學中，比熱容數據隻能從實驗中得到，而在氣體動理論與統計物理中可以從理論上去計算。

國際單位制中的單位是焦耳每千克攝氏度(J /(kg·K) 或 J /(kg·℃)，J是指焦耳，K是指熱力學溫标，與攝氏度℃相等)，即令1千克的物質的溫度上升(或下降)1攝氏度所需的能量。

我們利用比熱容數據可以計算一個過程中物體所吸收的熱量。由于熱量是過程中的量，所以必須針對具體的過程來計算，可以用這個公式ΔQ=∫CxdT

對于pV體系，等容過程和等壓過程的熱量計算可以分别用下面的公式來計算

ΔQ=∫CvdT，ΔQ=∫CpdT

對于等容過程，我們根據前面介紹的熱力學第一定律dQ=dU dW=dU pdV，由于V是常數，所以dQ=dU，則有Cv=（!@#$)诶我去了，輸入法沒法輸入微分符号，此處略去n個字。

對應的我們可以對等壓過程也引進一個态函數，并用這個态函數的全微分來表示Cp，（打不出來全微分表達式，還請原諒。此處老郭的内心裡，有一萬匹草泥馬呼嘯而過）這個态函數H我們就稱為焓，它的定義是H=U pV，dH=dU pdV Vdp

一般來說，H是T和p的函數，而U是T和V的函數，所以Cp和Cv分别是T和p的函數與T和V的函數。

本文關于熱力學第定律，内能、熱容量、比熱容和焓就介紹到這裡。再次吐槽，由于無法輸入微分符号，使得老郭的表述不能更明确。做一下預報，從下一篇開始我們來重點介紹一個新的物理量熵。嘿嘿，總感覺研究熵可能會帶來物理學突破性的新理論，哈哈，老郭在這裡意淫一下，一不小心成大師了呢？有興趣的小夥伴，繼續跟着老郭一起學習吧。

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