热力学第一定律一、基本概念1.系统与环境敞开系统:与环境既有能量交换又有物质交换的系统.封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统.（经典热力学主要讨论的系统）孤立系统:不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。2。状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量 n、温度 T、压强p、体积 V 等。根据状态函数的特点，我们把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具有加和性,是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大 a 倍，则相应的广度函数便扩大 a 倍.强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关,如温度，压力，密度,摩尔体积等。 注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值 . 二、热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：对于一个微小的变化状态为：dU=公式说明:dU 表示微小过程的内能变化,而 δQ 和 δW 则分别为微小过程的热和功.它们之所以采纳不同的符号，是为了区别 dU 是全微分，而 δQ 和 δW 不是微分。或者说 dU 与过程无关而δQ 和 δW 却与过程有关。这里的 W 既包括体积功也包括非体积功 .以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必定会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式,显然这种说法对于敞开系统没有意义。三、体积功的计算1.假如系统与环境之间有界面，系统的体积变化时,便克服外力做功。将一定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中,活塞上部施加外压。当气体膨胀微小体积为 dV 时，活塞便向上移动微小距离 dl,此微小过程中气体克服外力所做的功等于作用在活塞上推力 F 与活塞上移距离 dl 的乘积因为我们假设活塞没有质量和摩擦,所以此活塞实际上只代表系统与环境之间可以自由移动的界面。因此推力 F 实际上是作用于环境，而由产生的外力则作用于系统,两者属于作用力与反作用力，若 A 代表活塞的体积，则，积分得到2。假如系统体积膨胀对环境做功,则 W〈0。环境对系统做功体积压缩，则 W〉0。3。若膨胀过程分为无穷多步完成,其中每一步都可以看成是一个平衡态，则可逆膨胀做功计算公式为:由上可知,功与变化的途径有关。可逆膨胀，系统对环境...
