06 热力学基础(2)

大学物理

§6-2 热力学第一定律

一、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。设有一系统，外界对它传热为Q，使系统内能由E1 E2，同时。系统对外界又作功为W，那么用数学式表示上述过程，有：

上式即为热力学第一定律的数学表达式，它表明：系统吸收的热量，一部分用来增加内能，一部分用来对外作功。

对微小过程： dQ dE dW (6-2) 说明：⑴热力学第一定律就是能量转化与守恒定律，它是自然界中的一个普遍规律。

它也可表述为“第一种永动机是不可能制造成功的。”

⑵系统状态变化过程中，功与热之间的转换不可能是直接的，总是通过物质系统来完成。向系统传递热量，使系统内能增加，再由系统内能减少来对外作功；或者外界对系统作功，使系统内能增加，再由内能减少，系统向外界传递能量：

内能

热量 功

⑶热力学第一定律对各种形态的物质系统都适用。只要求初始二态为平衡态，而中间过程可是平衡过程，也可以是非平衡过程。 ⑷W、Q、 E的符号意义：

W >0

系统对外界作功；

<0外界对系统作正功； Q >0系统吸热；

<0系统放热；

E >0系统内能增加；

<0系统内能减少。

二、气体的功

如图6-1所示，气体在汽缸中，压强为P，活塞面积S，活塞移动dl时，气体经历的微小变化过程，P视为处处均匀，且不变，气体对外（活塞）作功为

dW Fdl PSdl PdV

（气体体积增量）=阴影面积

PdV

从a b：

W

dW

v2

v1

=曲线下面积