中国绅学我术大字 University of Science and Technology of China 第2章热力学第一定律 Chapter 2 The First Law
§2.1能量守恒与热力学第一定律 一、功、热和能量 1.功(work,W: Work is done when an object is moved against an opposing force. ·机械功：物体克服反向力发生位移，即克服外力做功。 ·功的一般形式=强度因素×广度因素变化量 W=(广义力)×（广义位移) 。功的符号： ·系统对环境做功：W<0,系统失去功，做功能力变小 ·环境对系统做功：W>0,系统得到功，做功能力变大 2
! " # $ " #$ %& '()*+ '(,-. / *+)'( '(01. 2
。 各种形式的功：机械功、电功、膨胀功、表面功等， 都可与提升环境中的重物等效。 Type of work dw Comments Unitst Expansion -PedV P is the external pressure dV is the change in volume m3 Surface expansion ydo y is the surface tension m-1 do is the change in area m Extension fis the tension N dl is the change in length Electrical odQ is the electric potential v dQ is the change in charge ·W=W。+W 3
345657859:; <=>?@*+AB;C !
2.能量(energy,E) The energy of a system is its capacity to do work. ·从功的角度定义能量：系统能量就是它做功的能力。 √若对一绝热系统做功，则系统能量增加： √若一绝热系统对外做功，则系统能量减少。 3.热(heat,Q) ·系统与环境之间因存在温度差而传递的能量即为热。 ·热的符号： √放热(exothermic)过程：Q<0,系统放热失去能量 √吸热(endothermic)过程：Q>0,系统吸热得到能量 4
".! # $# # # DEF#.!'(.!GHI. J)KL'(M'(.!NOP JKL'()M'(.!QR %L '(>*+ST UVWXYZ[.!\L L%& ]L & ^_ '(]L,-.! `L ^_ '(`L01.!
二、热力学能 ·系统总能量E=ET+E+U √系统整体平动能E,(宏观静止，则E=0) √系统在外场中的位能E，(一般无特殊外场存在，则E，=0) √热力学能U(化学热力学只关注热力学能) 热力学能(hermodynamic energy),亦称内能(internal energy),是系统状态函数，包括： kT √系统内分子运动的平动能 √转动能 (a) √振动能 √分子中电子运动能量 √核的能量 √分子间相互作用的势能
'(a.! ! ! '(bcd. "efghM $ '(ViA. "jkliUVM $ L m. " mL mnopL m.$ L m. # # qrs. ' # H'(tuvwxy '(sz{|dcd. }d. ~d. z{A6{|d.! .! z{T.