吉林大学：《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 热力学第一定律（2/6）

5.热量和功 1)热量 定义：热力学中，由于体系和环境之间的温 度不同而通过界面传递的能量，温差 是热量传递的必要条件 热量的符号：体系从环境吸热为Q>0,“+” 体系向环境放热为Q<0,“.” 单位：国际单位(S),焦耳（J),KJ 热量计算：Q=C△T

1 5. 热量和功 1）热量 定义：热力学中，由于体系和环境之间的温 度不同而通过界面传递的能量，温差 是热量传递的必要条件 热量的符号：体系从环境吸热为 Q>0，“+” 体系向环境放热为 Q<0，“-” 单位：国际单位（SI）， 焦耳（J），KJ 热量计算：Q=C△T

说明：a)宏观上，由于温差而传递的能量。 b)不是体系所储存的能量，有变化过程，才 有能量。 c)热量是与过程有关，不是体系的状态函数 2

2 说明：a）宏观上，由于温差而传递的能量。 b) 不是体系所储存的能量，有变化过程，才 有能量。 c) 热量是与过程有关，不是体系的状态函数

2)功 定义：热力学上，体系和环境间把除热量以 外，其它各种能量传递的形式称为功 如：机械功，膨胀功或体积功，表面功等。 功的符号：体系对环境做功W0,“+” 环境对体系做功WK0,“” 单位：国际单位(S),焦耳(J),KJ 说明：功和热都不是体系的性质，只与变化的过 程有关。 3

3 2）功 定义：热力学上，体系和环境间把除热量以 外，其它各种能量传递的形式称为功 功的符号：体系对环境做功 W>0，“+” 环境对体系做功 W<0，“-” 单位：国际单位（SI）， 焦耳（J），KJ 说明：功和热都不是体系的性质，只与变化的过 程有关。 如：机械功，膨胀功或体积功，表面功等

§1-3 热力学第一定律 1.表述：热力学第一定律 是宏观体系 的能量守恒与转化定律 例：做饭： 化学能→热能 摩擦生热：机械能→热能 电炉： 电能→热能 电灯： 电能→光能 迈尔（Mayer):1842年提出了热一功转化 原理，提出了转化的数值关系： 1卡(Cal)=4.184焦耳(J) 4

4 §1-3 热力学第一定律 1. 表述：热力学第一定律——是宏观体系 的能量守恒与转化定律 例：做饭： 化学能→热能 摩擦生热：机械能→热能 电炉： 电能→热能 电灯： 电能→光能 迈尔（Mayer）：1842 年提出了热—功转化 原理，提出了转化的数值关系： 1 卡（Cal）=4.184 焦耳（J）

焦耳：1卡热量相当于4.184焦耳的功 (4.184J=0.427公斤力米) 焦耳实验： a)重物下落，带动叶片，搅动水，使水升温 b)机械功压缩汽缸，把汽缸放入水中，测水 温升高。 c)机械功转动电机发电，电流通过电热丝使 水温升高。 d)摩擦水中的铁片，使水温升高。 5

5 焦耳： 1 卡热量相当于 4.184 焦耳的功 （4.184J=0.427 公斤力米） 焦耳实验： a）重物下落，带动叶片，搅动水，使水升温. b）机械功压缩汽缸，把汽缸放入水中，测水 温升高。 c）机械功转动电机发电，电流通过电热丝使 水温升高。 d）摩擦水中的铁片，使水温升高

焦耳的实验表明：自然界的一切物质在变化 过程中，都有能量的变化的，且各种不同形 式的能量，能够以一种形式转化为另一种形 式，在转化中能量的总数量是不变的 这就是能量守恒与转化定律。 1948年国际权度大会，定为1Ca=4.184J。 6

6 焦耳的实验表明：自然界的一切物质在变化 过程中，都有能量的变化的，且各种不同形 式的能量，能够以一种形式转化为另一种形 式，在转化中能量的总数量是不变的 ——这就是能量守恒与转化定律。 1948 年国际权度大会，定为 1Cal=4.184J

现代科学的发展，也充实了能量守恒与转化 原理： a)普朗克的能量子的发现； b) 爱因斯坦的充电效应公式； C 玻尔原子结构中的频率公式： d) 相对论中的质能公式

7 现代科学的发展，也充实了能量守恒与转化 原理： a) 普朗克的能量子的发现； b) 爱因斯坦的充电效应公式； C) 玻尔原子结构中的频率公式； d) 相对论中的质能公式

应用于热力学：热力学第一定律 将能量守恒与转化定律应用于热力 学，就是热力学第一定律，他是建立在热 一功转换的基础上的。 “永动机”：即不需要外界提供能量，而能连 续不断做功的机器。 “第一类永动机是不可能的” 这也是第一定律的一种表示形式 8

8 应用于热力学：热力学第一定律 “第一类永动机是不可能的” 将能量守恒与转化定律应用于热力 学，就是热力学第一定律，他是建立在热 —功转换的基础上的。 “永动机”: 即不需要外界提供能量，而能连 续不断做功的机器。 这也是第一定律的一种表示形式

表述：热力学第一定律是宏观体系的能量守 恒与转化的定律。是从实践中总结出来的， 是不能推理证明的，只能用实践来检验，一 百多年来人类的实践证明第一定律的正确 性。 9

9 表述：热力学第一定律是宏观体系的能量守 恒与转化的定律。是从实践中总结出来的， 是不能推理证明的，只能用实践来检验，一 百多年来人类的实践证明第一定律的正确 性

2.内能U的概念 内能：体系内部运动的能量的总和 1)体系的总能量E E=V+T U 势能 动能 内能 V,T是体系处在外场作用下的能量为外能 U只和物质本质的性质，状态有关为内能。 热力学中，V=0(略)；T=0 所以E=U,内能是体系的能量总和。 10

10 2. 内能 U 的概念 内能：体系内部运动的能量的总和 1）体系的总能量 E E= V + T + U V，T 是体系处在外场作用下的能量为外能 势能 动能 内能 U 只和物质本质的性质，状态有关为内能。 热力学中，V=0（略）；T=0 所以 E=U，内能是体系的能量总和