孤立系统的热力学第一定律的表达式是什么？

数学表达式为：△U=Q+W；物理意义是一般情况下，加给工质的热量一部分消耗于作膨胀功，另一部分蓄存于工质内部，增加了工质的内能。热可以转变为功，功也可以转变为热，一定量的热消失时，必产生一定量的功；消耗了一定量的功时，必产生与之对应的一定量的热。

热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热现象过程中，内能和其他形式的能相互转化的数量关系。

系统的内能增量等于系统从外界吸收的热量和外界对系统做功的和。设系统的内能变化量为△U，外界对系统做功为W，系统吸收外界的热量为Q，则有：△U=W+Q

在使用这个定律时要注意三个量的符号处理：外界对系统做功，W取正值，系统对外做功W取负值，如果系统的体积不变，则W=0；系统从外界吸热，Q取正值，系统对外界放热，Q取负值；系统的内能增加，△U取正值，系统的内能减小，△U取负值。

扩展资料

该定律经过迈尔J.R.Mayer、焦耳J.P.Joule等多位物理学家验证。热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。

自然界一切物质都具有能量，能量有不同的表现形式，可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。

假设有一封闭系统，它的内能为U1，该该系统从环境吸收热量Q，同时环境对系统做了W的功，结果使这个系统从内能为U1的始态变为内能为U2的终态。

根据能量守恒定律U2=U1+Q+W或 △U＝Q＋W (1-4)即为热力学第一定律的数学表达式，即系统内能的变化等于系统从环境吸收的热量加上环境对系统做的功。当压力不变，只做体积功的条件下，热力学第一定律可以表示为△U＝Q－p△v (1-5)。

热力学第一定律是能量守恒定律。 热力学第二定律有几种表述方式： 克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体；开尔文-普朗克表述为不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。以及熵增表述：孤立系统的熵永不减小。 热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零， 或者绝对零度（T=0K）不可达到。[1]

中文名
热力学三大定律
外文名
laws of thermodynamics
表达式
Q=W+△E
提出者
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳、克劳修斯、瓦尔特·能斯特
提出时间
19世纪50年代
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第二定律

第三定律

第零定律

热力学基本方程
第一定律
热力学第一定律也就是能量守恒定律。自从焦耳以无以辩驳的精确实验结果证明机械能、电能、内能之间的转化满足守恒关系之后，人们就认为能量守恒定律是自然界的一个普遍的基本规律。
内容
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。（如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。）
表达式:

考虑有粒子交换的情况下

符号规律
：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功，向外界散热和内能减少的情况，因此在使用：△U=Q+W时，通常有如下规定：
①外界对系统做功，W>0,即W为正值。
②系统对外界做功，W<0,即W为负值。
③系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值
④系统对外界放出热量，Q<0，即Q为负值
⑤系统内能增加，△U>0，即△U为正值
⑥系统内能减少，△U<0，即△U为负值
理解
从三方面理解
1.如果单纯通过做功来改变物体的内能，内能的变化可以用做功的多少来度量，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界对物体（或物体对外界）所做功的数值，即△U=W
2.如果单纯通过热传递来改变物体的内能，内能的变化可以用传递热量的多少来度量，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于从外界吸收（或对外界放出）热量Q的数值，即△U=Q
3.在做功和热传递同时存在的过程中，系统内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。在这种情况下，系统内能的增量△U就等于从外界吸收的热量Q和外界对系统做功A之和。即△U=W+Q
能量守恒定律
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。
能量的多样性
物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。
不同形式的能量转化
“摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能……这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。

热力学第一定律也就是能量守恒定律。
内容
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和。(如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。) 表达式:△u=w+q

热可以变为功，功可以变为热，一定量的热消失时，必产生一定量的功，消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。
热力学第一定律的表达式如下：
Q＝Aω （1—15）
式中A在工程单位制中A＝1／427 kcal／（kgf·m）在国际单位制中，工程热量均用焦耳（J）为单位，则A＝1即Q＝ω。
附图闭口系统内（不考虑工质的进出），外界给系统输入的能量是加入的热量q，系统向外界输出的能量为功W，系统内工质本身所具有的能量只是内能μ，根据能量转换与守恒定律可知，
输入系统的能量－输出系统的能量＝系统内工质本身能量的增量，即当工质为1kg时：
q－ω＝Δμ
当工质为m公斤时则：
Q－W＝ΔU （1—16）
上两式中 q，Q——外界加给工质的热量，J／kg，J；
Δμ，ΔU——工质内能的变化量，J／kg，J；
ω，W——工质所做的功，J／kg，J。

热力学（thermodynamics）是从宏观角度研究物质的热运动性质及其规律的学科。属于物理学的分支，它与统计物理学分别构成了热学理论的宏观和微观两个方面。[
热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质 ，它提示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，总结了物质的宏观现象而得到的热学理论。热力学并不追究由大量微观粒子组成的物质的微观结构，而只关心系统在整体上表现出来的热现象及其变化发展所必须遵循的基本规律。它满足于用少数几个能直接感受和可观测的宏观状态量诸如温度、压强、体积、浓度等描述和确定系统所处的状态。通过对实践中热现象的大量观测和实验发现，宏观状态量之间是有联系的，它们的变化是互相制约的。制约关系除与物质的性质有关外，还必须遵循一些对任何物质都适用的基本的热学规律，如热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律 等。热力学以上列从实验观测得到的基本定律为基础和出发点，应用数学方法，通过逻辑演绎，得出有关物质各种宏观性质之间的关系和宏观物理过程进行的方向和限度，故它属于唯象理论，由它引出的结论具有高度的可靠性和普遍性。