热力学第一定律
化学试剂,九料化工商城 / 2020-12-11
热力学第一定律是大量经验的总结(这是许多科学定律形成的一般特点)尤其是，没有一个人曾经制成能够作功而不消耗燃料的水动机，由于所有凭空产生能量的企图均告破灭，这一希望被放弃了.现在，这种经验已作为一个定律表示如下：
热力学第一定律:能量既不能创生，也不能消灭.
(现在我们已熟核能，因此必须这样来理解“能”的概念:“能“是包含量因素的，通过E=Cm2表现出来.)
功和热
在解释热力学第一定律时应该记住以下几点:能量可以转移进体系或从体系转移出去，体系是我们所指定的物质的某一部分.在实验室里，它可能是指烧瓶中的样品.物质的其余部分称为环境，通常意味着水浴或大气.对体系作功是传递能量的方法之一例如，强烈地动盛水的容器可以把能量传给其中的水(其结果是水温升高).用已知输出功率的电动机或连接搅拌器的下落重物，可以很容易地测出作功的量，比如，为了把500cm3的水从20℃升高到25℃，需要传入10.4kJ的能量这相当于一个100W的电动机运行104S(因为1J=1W▪S)或让一个质量为10kg的重物跌落106m(因为功=mgh，g是重力加速度，9.81m▪s-2).
传递能量的另一种方法是传热。例如，要使盛水的容器升高相同的温度(因而传递相同的能量)，可以在水中装入加热器，并产生10.4k的热(相当于用100W的加热器加热104s).
功和热是向体系传入或由体系传出能量的两种基本方式可以认为体系是一个能库，这个能库可用两种方式流通能量:作功或传热但当这种流通是在率内进行时，这些能量便作为储备能简单地储着，并可用任意一种方式收回隔离体系就象一个关门的库房，没有功或热的交换。塞紧的保温真空瓶就是一个例子.
对体系作功所传递的能量写作w通常以焦(J)或千焦(kJ)表示)因此，如果我们对体系作功传人10kJ的能量，就写成w=+10kJ.相反如果体系自身对外作了1okJ的功，我们便说W=-10kJ，因为体系对外界作功耗掉了10kJ的能量.
以热的形式传递的能量写作q，同样以焦或千焦表示。这样，如果以热的形式传给体系10kJ的能量，我们就写:q=+10kJ.如果从体系传出相同的热量;则写成:q=-10kJ,负号表示体系消耗能量.
现在，第一定律可以用代号和来表示。我们假设体系的能量即它的内能为当能量以功或热的形式转移时，内能的变化写成△，则内能的变化如下:△U=q+w
因此，如果以作功的方式对体系传入250kJ的能量(w=250kJ)，与此同时，体系对环境放出150kJ的热能(q=150kJ)・则内能的总变化是△U=+100kJ这一过程的总结果，使能库的储备增加了100kJ，这些能量被储着，直至下一个过程再以热或功的形式取用之（九料化工https://www.999gou.cn/）.
内能和焓
假设能量以热的形式传给盛于敝口容器中500cm3的水，这时“较热的”(即达到较高温度的)水稍为膨胀。当水膨胀时便将大气推开如图9-1.这种推动意味着体系对环境作功换句话说，当以热的形式对一个在大气中口的体系传入能量时体系的能量变化并非简单地△U=q，因为它同时损失一些能量一一推开大气作了功。自动地计入这个损失以后的量就是焓，H，焓是这样定义的:当在恒压下以热的形式向体系传入能量q时，焓的变化恰好等于q:
△H=q;q是恒压下传逆的热.
当在恒容条件下向体系传递同样的能量而体系不对外界作功时，其内能的变化便恰好等于q:
△U=q:q是恒容下传递的热.
△H和△U之间的差别以图9-2说明通常在恒压下传递能量时产生的体积变化很小，因此以功的形式耗掉的能量也很小，故△H与U几乎相等，可是，对于那些包含气体的反应，往往使体积变化很大，因而对环境作了大量的功，所以它们的△H互和△U可能有显著的差异(每摩尔反应物几千焦).
在化学上，主要涉及恒压下的能量传递，因此我们着重注意的变化一我们了解反应时发生的变(例如，利用本章后面表中给出的资料)我们便可推断当反应在恒压下发生时需要吸收或放出的热能.
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