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热力学第一定律

2023-03-13 16:02自然百科人已围观

[拼音]：relixue di-yi dinglü

[外文]：first law of thermodynamics

热力学的基本定律之一，是能量守恒和转换定律的一种表述方式。热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。它的另一种表述方式为：不消耗能量就可以作功的“第一类永动机”是不可能实现的。

18世纪以来，流行一时的“热质说”相继为 Count von朗福德、J.R.von迈尔、J.P.焦耳等人所推翻。他们证明热是物质运动的一种表现，并逐步归纳成第一定律的表述方式。其中焦耳于1840～1850年进行的热功当量实验为这一定律的科学表述奠定了基础。焦耳的实验表明，机械能所作的功W与其转换得到的热量Q之间存在着严格的数量关系，不管转换的过程如何，一个单位的热量永远相当于E个单位的功，即W=EQ，式中E称为热功当量。在国际单位制(SI)中，热量和功的单位都是焦耳(J)，所以E=1。

对于封闭系统（见热力系统），热力学第一定律可表达为

Q＝ΔU +W或　　　　　　　δQ＝dU +δW它表明向系统输入的热量Q，等于系统内能的增量ΔU 和系统对外界作功W之和。

在热工设备中经常遇到工质稳定地流入和流出设备的开口系统（见图）的情形。这时，热力学第一定律可表达为