熱力學三大定律

第一定律

熱力學第一定律也就是能量守恆定律。自從焦耳以無以辯駁的精確實驗結果證明機械能、電能、內能之間的轉化滿足守恆關係之後，人們就認為能量守恆定律是自然界的一個普遍的基本規律。

內容

一個熱力學系統的內能增量等於外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。（如果一個系統與環境孤立，那么它的內能將不會發生變化。）

表達式:

考慮有粒子交換的情況下

符號規律

：熱力學第一定律的數學表達式也適用於物體對外做功，向外界散熱和內能減少的情況，因此在使用：△U=-W+Q時，通常有如下規定：

①系統對外界做功，W>0,即W為正值。

②外界對系統做功，W<0,即W為負值。

③系統從外界吸收熱量，Q>0，即Q為正值

④系統對外界放出熱量，Q<0，即Q為負值

⑤系統內能增加，△U>0，即△U為正值

⑥系統內能減少，△U<0，即△U為負值

理解

從三方面理解

1.如果單純通過做功來改變物體的內能，內能的變化可以用做功的多少來度量，這時系統內能的增加（或減少)量△U就等於外界對物體（或物體對外界）所做功的數值，即△U=W

2.如果單純通過熱傳遞來改變物體的內能，內能的變化可以用傳遞熱量的多少來度量，這時系統內能的增加（或減少)量△U就等於從外界吸收（或對外界放出）熱量Q的數值，即△U=Q

3.在做功和熱傳遞同時存在的過程中，系統內能的變化，則要由做功和所傳遞的熱量共同決定。在這種情況下，系統內能的增量△U就等於從外界吸收的熱量Q和外界對系統做功A之和。即△U=W+Q

能量守恆定律

能量既不能憑空產生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉移和轉化的過程中，能量的總量不變。

能量的多樣性

物體運動具有機械能、分子運動具有內能、電荷具有電能、原子核內部的運動具有原子能等等，可見，在自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應。

不同形式的能量轉化

“摩擦生熱”是通過克服摩擦力做功將機械能轉化為內能；水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內能轉化為機械能；電流通過電熱絲做功可將電能轉化為內能……這些實例說明了不同形式的能量之間可以相互轉化，且這一轉化過程是通過做功來完成的。

能量守恆的意義

1.能的轉化與守恆是分析解決問題的一個極為重要的方法，它比機械能守恆定律更普遍。例如物體在空中下落受到阻力時，物體的機械能不守恆，但包括內能在內的總能量守恆。