關(guān)于熱力學(xué)第一定律的講述

關(guān)于熱力學(xué)第一定律的講述一、本文概述熱力學(xué)第一定律，也被稱為能量守恒定律，是物理學(xué)中的一個(gè)基本原理，它聲明了在一個(gè)孤立的系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或消除，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。這個(gè)定律為我們理解熱量、功和其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。在本文中，我們將深入探討熱力學(xué)第一定律的含義、歷史背景、應(yīng)用以及它在現(xiàn)代科學(xué)中的重要性。我們將首先回顧這個(gè)定律的發(fā)展歷程，然后詳細(xì)解釋其基本原理和數(shù)學(xué)表達(dá)，接著討論它在各種物理過程中的應(yīng)用，包括熱機(jī)、電力系統(tǒng)和化學(xué)反應(yīng)等。我們將探討熱力學(xué)第一定律如何幫助我們更好地理解宇宙中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)換，以及它對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?。二、熱力學(xué)第一定律的基本原理熱力學(xué)第一定律，也被廣泛稱為能量守恒定律，是物理學(xué)中一個(gè)基礎(chǔ)而核心的定律。這個(gè)定律明確指出，在一個(gè)孤立的系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分。換句話說，系統(tǒng)的總能量始終保持不變。這一原理的具體表述為：熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。這意味著，如果系統(tǒng)從外界吸收了熱量，并且系統(tǒng)對(duì)外界做了功，那么系統(tǒng)的內(nèi)能增加的量就等于吸收的熱量減去對(duì)外界所做的功。熱力學(xué)第一定律為熱力學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。它告訴我們，能量雖然在形式上可以變化多端，但總量是守恒的。這一原理不僅適用于宏觀的熱現(xiàn)象，也適用于微觀的粒子運(yùn)動(dòng)。因此，無論是研究宇宙的宏觀運(yùn)動(dòng)，還是探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，熱力學(xué)第一定律都提供了有力的理論支撐。在實(shí)際應(yīng)用中，熱力學(xué)第一定律被廣泛用于各種能量轉(zhuǎn)換和熱力過程的計(jì)算和分析。例如，在熱力發(fā)電、制冷技術(shù)、能源利用等領(lǐng)域，都需要依據(jù)這一定律來評(píng)估能量的利用效率，以及預(yù)測和控制系統(tǒng)中的能量變化。熱力學(xué)第一定律是熱力學(xué)理論中的基石，它深刻地揭示了能量守恒的本質(zhì)，為我們認(rèn)識(shí)和理解熱力現(xiàn)象提供了有力的工具。無論是在科學(xué)研究還是在實(shí)際應(yīng)用中，這一定律都發(fā)揮著不可替代的重要作用。三、熱力學(xué)第一定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證熱力學(xué)第一定律作為熱力學(xué)的基本原理之一，自其提出以來，就受到了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。為了驗(yàn)證這一定律的正確性，許多實(shí)驗(yàn)被設(shè)計(jì)和執(zhí)行。其中，最著名的實(shí)驗(yàn)之一就是焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，焦耳使用電熱器對(duì)水進(jìn)行加熱，測量了產(chǎn)生一定熱量所需的電能，并將其與通過機(jī)械方式產(chǎn)生的相同熱量進(jìn)行了比較。他發(fā)現(xiàn)，無論熱量是通過電熱還是機(jī)械方式產(chǎn)生，其效果都是相同的。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接支持了熱力學(xué)第一定律，即熱量和功是等價(jià)的，可以相互轉(zhuǎn)換。除了焦耳的實(shí)驗(yàn)外，還有其他一些實(shí)驗(yàn)也對(duì)熱力學(xué)第一定律進(jìn)行了驗(yàn)證。例如，卡諾循環(huán)實(shí)驗(yàn)通過構(gòu)建一個(gè)理想的熱機(jī)，展示了熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而驗(yàn)證了熱力學(xué)第一定律。還有一些實(shí)驗(yàn)涉及到氣體的熱力學(xué)性質(zhì)，如氣體的絕熱膨脹和壓縮等，也都為驗(yàn)證熱力學(xué)第一定律提供了重要的證據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了熱力學(xué)第一定律的正確性，也為我們理解和應(yīng)用這一定律提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，熱力學(xué)第一定律是熱力學(xué)的基本原理之一，它描述了熱量、功和內(nèi)能之間的基本關(guān)系，為我們研究熱現(xiàn)象提供了重要的指導(dǎo)。四、熱力學(xué)第一定律在實(shí)際應(yīng)用中的意義熱力學(xué)第一定律，也被稱為能量守恒定律，是物理學(xué)中一個(gè)基礎(chǔ)且重要的原理。在實(shí)際應(yīng)用中，它具有深遠(yuǎn)的意義。熱力學(xué)第一定律為我們提供了一個(gè)理解和分析能量轉(zhuǎn)換與傳遞過程的基本框架。在能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和利用的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從發(fā)電廠的運(yùn)行到汽車引擎的工作，從太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)換到家庭電器的使用，我們都可以運(yùn)用這一定律來理解和優(yōu)化這些過程的效率。熱力學(xué)第一定律是制定能源政策的重要依據(jù)。在評(píng)估能源使用效率、制定節(jié)能措施、以及規(guī)劃和開發(fā)新能源時(shí)，都需要考慮到能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中的能量損失。熱力學(xué)第一定律提醒我們，能量既不能被創(chuàng)造也不能被消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。因此，我們需要更加高效地使用和轉(zhuǎn)換能源，減少不必要的能量損失。熱力學(xué)第一定律在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用。通過理解和應(yīng)用這一定律，我們可以更好地評(píng)估各種能源使用方式的環(huán)境影響，以及它們?cè)谕苿?dòng)可持續(xù)發(fā)展中的潛力。例如，可再生能源如風(fēng)能、太陽能等，它們的能量轉(zhuǎn)換效率通常比傳統(tǒng)能源更高，因此對(duì)環(huán)境的影響也更小。熱力學(xué)第一定律在科學(xué)研究和教育中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。它為我們提供了一個(gè)理解自然界中能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程的基本工具，有助于我們深入探索自然界的奧秘。通過教育普及熱力學(xué)第一定律的知識(shí)，可以培養(yǎng)人們的節(jié)能意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。熱力學(xué)第一定律在實(shí)際應(yīng)用中具有深遠(yuǎn)的意義，它不僅為我們理解和分析能量轉(zhuǎn)換與傳遞過程提供了基本框架，還是制定能源政策、推動(dòng)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展、以及進(jìn)行科學(xué)研究和教育的重要工具。五、熱力學(xué)第一定律的局限性和挑戰(zhàn)盡管熱力學(xué)第一定律在科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用中具有廣泛的適用性，但它仍然存在一些局限性和挑戰(zhàn)。熱力學(xué)第一定律主要關(guān)注的是系統(tǒng)的能量守恒，但它并沒有揭示出能量轉(zhuǎn)換和利用過程中的效率問題。在實(shí)際應(yīng)用中，能量的轉(zhuǎn)換和利用往往伴隨著能量的損失和浪費(fèi)，這就是所謂的“熱力學(xué)第二定律”所研究的領(lǐng)域。熱力學(xué)第二定律告訴我們，能量轉(zhuǎn)換和利用過程中總會(huì)有一部分能量以熱能的形式損失掉，這部分能量無法再被轉(zhuǎn)換回原來的形式。因此，熱力學(xué)第一定律雖然保證了能量的守恒，但并不能保證能量的高效利用。熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用也受到實(shí)驗(yàn)和測量技術(shù)的限制。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要對(duì)系統(tǒng)的能量進(jìn)行精確的測量和計(jì)算，但由于實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備的限制，往往難以做到完全準(zhǔn)確。例如，在測量熱量時(shí)，我們可能會(huì)受到環(huán)境溫度、測量設(shè)備的精度等因素的影響，導(dǎo)致測量結(jié)果的誤差。這些誤差可能會(huì)影響到我們對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用。熱力學(xué)第一定律也面臨著一些理論上的挑戰(zhàn)。例如，在一些極端條件下，如接近絕對(duì)零度或接近光速的情況下，熱力學(xué)第一定律的適用性可能會(huì)受到質(zhì)疑。在這些極端條件下，物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律可能會(huì)發(fā)生變化，使得熱力學(xué)第一定律不再適用。雖然熱力學(xué)第一定律為我們提供了一種理解和描述能量轉(zhuǎn)換和利用的基本框架，但它仍然存在一些局限性和挑戰(zhàn)。在未來的科學(xué)研究中，我們需要不斷地探索和改進(jìn)熱力學(xué)理論，以更好地理解和利用能量。六、結(jié)論熱力學(xué)第一定律，作為物理學(xué)中的一個(gè)基本原理，其重要性不容忽視。這個(gè)定律揭示了熱量與功之間的關(guān)系，并指出了它們與物體內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。在熱力學(xué)系統(tǒng)中，無論發(fā)生何種變化，無論熱量是從外界傳遞到系統(tǒng)內(nèi)部，還是系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量傳遞到外界，或是系統(tǒng)對(duì)外界做功，或是外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能變化總是等于傳遞的熱量與外界對(duì)系統(tǒng)做功之和。這一定律的普適性不僅體現(xiàn)在日常生活中的各種物理現(xiàn)象中，更在科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)、熱力發(fā)電站等熱力設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，熱力學(xué)第一定律為我們提供了理論基礎(chǔ)，幫助我們理解設(shè)備的工作原理，優(yōu)化設(shè)備性能，提高能源利用效率。熱力學(xué)第一定律也對(duì)我們理解宇宙中的能量轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律具有重要意義。在宇宙學(xué)中，熱力學(xué)第一定律為我們揭示了宇宙中的能量是如何通過各種物理過程進(jìn)行轉(zhuǎn)化和傳遞的，這對(duì)于我們理解宇宙的演化歷程和未來的發(fā)展趨勢具有重要意義。熱力學(xué)第一定律不僅是物理學(xué)中的一個(gè)基本原理，更是我們理解自然界中能量轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律的一把鑰匙。在未來的研究中，我們應(yīng)該繼續(xù)深化對(duì)這一定律的理解和應(yīng)用，以期在科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中取得更多的突破和進(jìn)步。參考資料：熱力學(xué)第一定律，又稱能量守恒定律，是物理學(xué)和化學(xué)中的基本定律之一。它表達(dá)了在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或破壞，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。這個(gè)定律說明，能量在傳遞和轉(zhuǎn)化過程中，其總量保持不變。熱力學(xué)第一定律可以表述為：能量不能被創(chuàng)造或破壞，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。也就是說，在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量總和保持不變。這個(gè)定律適用于所有自然現(xiàn)象，包括物理和化學(xué)過程。熱力學(xué)第一定律是由蘇格蘭物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋于19世紀(jì)中葉提出的。他在研究熱力學(xué)的過程中，發(fā)現(xiàn)能量在傳遞和轉(zhuǎn)化過程中，其總量保持不變。這個(gè)發(fā)現(xiàn)后來被命名為“能量守恒定律”，是物理學(xué)和化學(xué)中的基本原理之一。熱力學(xué)第一定律可以應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地球科學(xué)等。例如，在物理學(xué)中，這個(gè)定律可以解釋許多現(xiàn)象，如物體的運(yùn)動(dòng)、熱傳導(dǎo)、輻射等。在化學(xué)中，這個(gè)定律可以解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和分配。熱力學(xué)第一定律的意義在于它提供了一個(gè)基本的原理，用于解釋和預(yù)測自然現(xiàn)象中的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程。這個(gè)定律表明，在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或破壞，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。這個(gè)原理對(duì)于理解自然界的運(yùn)行規(guī)律以及開發(fā)能源和新技術(shù)具有重要意義。熱力學(xué)第一定律是一個(gè)基本的物理化學(xué)原理，它表述了能量在傳遞和轉(zhuǎn)化過程中其總量保持不變的規(guī)律。這個(gè)定律適用于所有自然現(xiàn)象，包括物理和化學(xué)過程。它提供了一個(gè)基本的框架，用于解釋和預(yù)測能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程。熱力學(xué)第一定律（thefirstlawofthermodynamics）是涉及熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉(zhuǎn)換過程中守恒。表述為：物體內(nèi)能的增加等于物體吸收的熱量和對(duì)物體所做的功的總和。即熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。其推廣和本質(zhì)就是著名的能量守恒定律。該定律經(jīng)過邁爾（J.R.Mayer）、焦耳（J.P.Joule）等多位物理學(xué)家驗(yàn)證。十九世紀(jì)中期，在長期生產(chǎn)實(shí)踐和大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，它才以科學(xué)定律的形式被確立起來。物體內(nèi)能的增加等于物體吸收的熱量和對(duì)物體所作的功的總和，表達(dá)式為△U=Q+W。系統(tǒng)在絕熱狀態(tài)時(shí)，功只取決于系統(tǒng)初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)的能量，和過程無關(guān)。系統(tǒng)經(jīng)過絕熱循環(huán)，其所做的功為零，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能的（即不消耗能量做功的機(jī)械）。19世紀(jì)初，由于蒸汽機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，迫切需要研究熱和功的關(guān)系，對(duì)蒸汽機(jī)“出力”作出理論上的分析，所以熱與機(jī)械功的相互轉(zhuǎn)化得到了廣泛的研究。埃瓦特（PeterEwart，1767—1842）對(duì)煤的燃燒所產(chǎn)生的熱量和由此提供的“機(jī)械動(dòng)力”之間的關(guān)系作了研究，建立了定量聯(lián)系。丹麥工程師和物理學(xué)家柯爾?。↙.Colding，1815—1888）對(duì)熱、功之間的關(guān)系也作過研究。他從事過摩擦生熱的實(shí)驗(yàn)，1843年丹麥皇家科學(xué)院對(duì)他的論文簽署了如下的批語“柯爾丁的這篇論文的主要思想是由于摩擦、阻力、壓力等造成的機(jī)械作用的損失，引起了物體內(nèi)部的如熱、電以及類似的動(dòng)作，它們皆與損失的力成正比?！倍韲暮账梗℅.H.Hess，1802—1850）在更早就從化學(xué)的研究得到了能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想。他原是瑞士人，3歲時(shí)到俄國，當(dāng)過醫(yī)生，在彼得堡執(zhí)教，他以熱化學(xué)研究著稱。1836年赫斯向彼得堡科學(xué)院報(bào)告：“經(jīng)過連續(xù)的研究，我確信，不管用什么方式完成化合，由此發(fā)出的熱總是恒定的，這個(gè)原理是如此之明顯，以至于如果我不認(rèn)為已經(jīng)被證明，也可以不加思索就認(rèn)為它是一條公理。”于1840年3月27日在一次科學(xué)院演講中提出了一個(gè)普遍的表述：“當(dāng)組成任何一種化學(xué)化合物時(shí)，往往會(huì)同時(shí)放出熱量，這熱量不取決于化合是直接進(jìn)行還是經(jīng)過幾道反應(yīng)間接進(jìn)行。”以后他把這條定律廣泛應(yīng)用于他的熱化學(xué)研究中。赫斯的這一發(fā)現(xiàn)第一次反映了熱力學(xué)第一定律的基本原理；熱和功的總量與過程途徑無關(guān)，只決定于體系的始末狀態(tài)。體現(xiàn)了系統(tǒng)的內(nèi)能的基本性質(zhì)——與過程無關(guān)。赫斯的定律不僅反映守恒的思想，也包括了“力”的轉(zhuǎn)變思想。至此，能量轉(zhuǎn)化與守恒定律已初步形成。其實(shí)法國工程師薩迪·卡諾（SadiCarnot，1796—1832）早在1830年就已確立了功熱相當(dāng)?shù)乃枷?，他在筆記中寫道：“熱不是別的什么東西，而是動(dòng)力，或者可以說，它是改變了形式的運(yùn)動(dòng)，它是（物體中粒子的）一種運(yùn)動(dòng)（的形式）。當(dāng)物體的粒子的動(dòng)力消失時(shí)，必定同時(shí)有熱產(chǎn)生，其量與粒子消失的動(dòng)力精確地成正比。相反地，如果熱損失了，必定有動(dòng)力產(chǎn)生。”“因此人們可以得出一個(gè)普遍命題：在自然界中存在的動(dòng)力，在量上是不變的。準(zhǔn)確地說，它既不會(huì)創(chuàng)生也不會(huì)消滅；實(shí)際上，它只改變了它的形式?！笨ㄖZ未作推導(dǎo)而基本上正確地給出了熱功當(dāng)量的數(shù)值：370千克米/千卡。由于卡諾過早地死去，他的弟弟雖看過他的遺稿，卻不理解這一原理的意義，直到1878年，才公開發(fā)表了這部遺稿。這時(shí)，熱力學(xué)第一定律早已建立了。對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律作出明確敘述的，首先要提到三位科學(xué)家。他們是德國的邁爾（RobertMayer，1814—1878）、赫姆霍茲（HermannvonHelmholtz，1821—1894）和英國的焦耳。邁爾是一位醫(yī)生。在一次駛往印度尼西亞的航行中，邁爾作為隨船醫(yī)生，在給生病的船員放血時(shí)，得到了重要啟示，發(fā)現(xiàn)靜脈血不像生活在溫帶國家中的人那樣顏色暗淡，而是像動(dòng)脈血那樣新鮮。當(dāng)?shù)蒯t(yī)生告訴他，這種現(xiàn)象在遼闊的熱帶地區(qū)是到處可見的。他還聽到海員們說，暴風(fēng)雨時(shí)海水比較熱。這些現(xiàn)象引起了邁爾的沉思。他想到，食物中含有化學(xué)能，它像機(jī)械能一樣可以轉(zhuǎn)化為熱。在熱帶高溫情況下，機(jī)體只需要吸收食物中較少的熱量，所以機(jī)體中食物的燃燒過程減弱了，因此靜脈血中留下了較多的氧。他已認(rèn)識(shí)到生物體內(nèi)能量的輸入和輸出是平衡的。邁爾在1842年發(fā)表的題為《熱的力學(xué)的幾點(diǎn)說明》中，宣布了熱和機(jī)械能的相當(dāng)性和可轉(zhuǎn)換性，他的推理如下：“力是原因：因此，我們可以全面運(yùn)用這樣一條原則來看待它們，即‘因等于果’。設(shè)因c有果e，則c=e；反之，設(shè)e為另一果f之因，則有e=f等等，c=e=f=…=c在一串因果之中，某一項(xiàng)或某一項(xiàng)的某一部分絕不會(huì)化為烏有，這從方程式的性質(zhì)就可明顯看出。這是所有原因的第一個(gè)特性，我們稱之為不滅性?！薄叭绻o定的原因c產(chǎn)生了等于其自身的結(jié)果e，則此行為必將停止；c變?yōu)閑；若在產(chǎn)生e后，c仍保留全部或一部分，則必有進(jìn)一步的結(jié)果，相當(dāng)于留下的原因c的全部結(jié)果將＞e，于是就將與前提c=e矛盾?！薄跋鄳?yīng)的，由于c變?yōu)閑，e變?yōu)閒等等，我們必須把這些不同的值看成是同一客體出現(xiàn)時(shí)所呈的不同形式。這種呈現(xiàn)不同形式的能力是所有原因的第二種基本特性。把這兩種特性放在一起我們可以說，原因（在量上）是不滅的，而（在質(zhì)上）是可轉(zhuǎn)化的客體?！边~爾的結(jié)論是：“因此力（即能量）是不滅的、可轉(zhuǎn)化的、不可秤量的客體?！边~爾這種推論方法顯然過于籠統(tǒng)，難以令人信服，但他關(guān)于能量轉(zhuǎn)化與守恒的敘述是最早的完整表達(dá)。邁爾在1845年發(fā)表了第二篇論文：《有機(jī)運(yùn)動(dòng)及其與新陳代謝的聯(lián)系》，該文更系統(tǒng)地闡明能量的轉(zhuǎn)化與守恒的思想。他明確指出：“無不能生有，有不能變無”，“在死的和活的自然界中，這個(gè)力（按：即能量）永遠(yuǎn)處于循環(huán)轉(zhuǎn)化的過程之中。任何地方，沒有一個(gè)過程不是力的形式變化！”他主張：“熱是一種力，它可以轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械效應(yīng)。”論文中還具體地論述了熱和功的聯(lián)系，推出了氣體定壓比熱和定容比熱之差Cp－Cv等于定壓膨脹功R的關(guān)系式。稱Cp－Cv=nR為邁爾公式。接著邁爾又根據(jù)狄拉洛希（Delaroche）和貝拉爾德（Berard）以及杜?。―ulong）氣體比熱的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Cp=267卡/克·度、Cv=188卡/克·度計(jì)算出熱功。在定壓下使1厘米3空氣加熱溫升1度所需的熱量為：Qp=mcpΔt=000347卡（取空氣密度ρ=0013克/厘米3）。相應(yīng)地，在定容下加熱同量空氣溫升1度消耗的熱Qv=000244卡。二者的熱量差Qp－Qv=000103卡。另一方面，溫度升高1度等壓膨脹時(shí)體積增大為原體積的1/274倍；氣體對(duì)外作的功，可以使033千克的水銀柱升高1/274厘米。即功=033×1/27400=78×10-5千克·米。于是邁爾得出熱功當(dāng)量為J=A/(Qp－Qv)=78×10-5/03×10-7=367千克·米/千卡。邁爾還具體地考察了另外幾種不同形式的力。他以起電機(jī)為例說明了“機(jī)械效應(yīng)向電的轉(zhuǎn)化?！彼J(rèn)為：“下落的力”（即重力勢能）可以用“重量和（下落）高度的乘積來量度?！薄芭c下落的力轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄侣涞牧o關(guān)，這個(gè)力或機(jī)械效應(yīng)始終是不變的常量?！边~爾第一個(gè)在科學(xué)史中將熱力學(xué)觀點(diǎn)用于研究有機(jī)世界中的現(xiàn)象，他考察了有機(jī)物的生命活動(dòng)過程中的物理化學(xué)轉(zhuǎn)變，確信“生命力”理論是荒誕無稽的。他證明生命過程無所謂“生命力”，而是一種化學(xué)過程，是由于吸收了氧和食物，轉(zhuǎn)化為熱。這樣邁爾就將植物和動(dòng)物的生命活動(dòng)，從唯物主義的立場，看成是能的各種形式的轉(zhuǎn)變。1848年邁爾發(fā)表了《天體力學(xué)》一書，書中解釋隕石的發(fā)光是由于在大氣中損失了動(dòng)能。他還應(yīng)用能量守恒原理解釋了潮汐的漲落。邁爾雖然第一個(gè)完整地提出了能量轉(zhuǎn)化與守恒原理，但是在他的著作發(fā)表的幾年內(nèi)，不僅沒有得到人們的重視，反而受到了一些著名物理學(xué)家的反對(duì)。由于他的思想不合當(dāng)時(shí)流行的觀念，還受到人們的誹謗和譏笑，使他在精神上受到很大刺激，曾一度關(guān)進(jìn)精神病院，倍受折磨。從多方面論證能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的是德國的海曼·赫姆霍茲。他曾在著名的生理學(xué)家繆勒（JohannesMüller）的實(shí)驗(yàn)室里工作過多年，研究過“動(dòng)物熱。”他深信所有的生命現(xiàn)象都必得服從物理與化學(xué)規(guī)律。他早年在數(shù)學(xué)上有過良好的訓(xùn)練，同時(shí)又很熟悉力學(xué)的成就，讀過牛頓、達(dá)朗貝爾、拉格朗日等人的著作，對(duì)拉格朗日的分析力學(xué)有深刻印象。他的父親是一位哲學(xué)教授，和著名哲學(xué)家費(fèi)赫特（Fichte）是好朋友。海曼·赫姆霍茲接受了前輩的影響，成了康德哲學(xué)的信徒，把自然界大統(tǒng)一當(dāng)作自己的信條。他認(rèn)為如果自然界的“力”（即能量）是守恒的，則所有的“力”都應(yīng)和機(jī)械“力”具有相同的量綱，并可還原為機(jī)械“力”。1847年，26歲的赫姆霍茲寫成了著名論文《力的守恒》，充分論述了這一命題。這篇論文是1847年7月23日在柏林物理學(xué)會(huì)會(huì)議上的報(bào)告，由于被認(rèn)為是思辨性、缺乏實(shí)驗(yàn)研究成果的一般論文，沒有在當(dāng)時(shí)有國際聲望的《物理學(xué)年鑒》上發(fā)表，而是以小冊(cè)子的形式單獨(dú)印行的。但是歷史證明，這篇論文在熱力學(xué)的發(fā)展中占有重要地位，因?yàn)楹漳坊羝澘偨Y(jié)了許多人的工作，一舉把能量概念從機(jī)械運(yùn)動(dòng)推廣到了所有變化過程，并證明了普遍的能量守恒原理。這是一個(gè)十分有力的理論武器，從而可以更深入地理解自然界的統(tǒng)一性。赫姆霍茲在這篇論文一開頭就聲稱，他的“論文的主要內(nèi)容是面對(duì)物理學(xué)家，”他的目的是“建立基本原理，并由基本原理出發(fā)引出各種推論，再與物理學(xué)不同分支的各種經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較?！痹谒恼撌鲋杏幸幻黠@的趨向，就是企圖把一切自然過程都?xì)w結(jié)于中心力的作用。大家都知道，在只有中心力的作用下，能量守恒是正確的，但是這只是能量守恒原理的一個(gè)特例，把中心力看成是普遍能量守恒的條件就不正確了。他的論文共分六節(jié)，前兩節(jié)主要是回顧力學(xué)的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)了活力守恒（即動(dòng)能守恒），進(jìn)而分析了“力”的守恒原理（即機(jī)械能守恒原理）；第三節(jié)涉及守恒原理的各種應(yīng)用；第四節(jié)題為“熱的力當(dāng)量性，”他明確地摒棄了熱質(zhì)說，把熱看成粒子（分子或原子）運(yùn)動(dòng)能量的一種形式。第五節(jié)“電過程的力相當(dāng)性”和第六節(jié)“磁和電磁現(xiàn)象的力相當(dāng)性”討論各種電磁現(xiàn)象和電化學(xué)過程，特別是電池中的熱現(xiàn)象對(duì)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)研究。文章最后提到能量概念也有可能應(yīng)用于有機(jī)體的生命過程，他的論點(diǎn)和邁爾接近。不過，看來他當(dāng)時(shí)并不知道邁爾的工作。赫姆霍茲在結(jié)束語中寫道：“通過上面的敘述已經(jīng)證明了我們所討論的定律沒有和任何一個(gè)迄今所知的自然科學(xué)事實(shí)相矛盾，反而卻引人注目地為大多數(shù)事實(shí)所證實(shí)?！@定律的完全驗(yàn)證，也許必須看成是物理學(xué)最近將來的主要課題之一。”實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一定律的工作早在赫姆霍茲論文之前就已經(jīng)開始了。焦耳在這方面做出了巨大貢獻(xiàn)。焦耳是英國著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。1818年他出生于英國曼徹斯特市近郊，是富有的釀酒廠主的兒子。他從小在家由家庭教師教授，16歲起與其兄弟一起到著名化學(xué)家道爾頓（JohnDalton，1766—1844）那里學(xué)習(xí)，這在焦耳的一生中起了關(guān)鍵的指導(dǎo)作用，使他對(duì)科學(xué)發(fā)生了濃厚的興趣，后來他就在家里做起了各種實(shí)驗(yàn)，成為一名業(yè)余科學(xué)家。這時(shí)正值電磁力和電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)不久，電機(jī)——當(dāng)時(shí)叫磁電機(jī)（electric－magneticengine）——?jiǎng)倓偝霈F(xiàn)，人們還不大了解電磁現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律，也缺乏對(duì)電路的深刻認(rèn)識(shí)，只是感到磁電機(jī)非常新奇，有可能代替蒸汽機(jī)成為效率更高、管理方便的新動(dòng)力，于是一股電氣熱潮席卷了歐洲，甚至波及美國。焦耳當(dāng)時(shí)剛20歲，正處于敏感的年齡，家中又有很好的實(shí)驗(yàn)條件（估計(jì)他父親廠里有蒸汽機(jī)），對(duì)革新動(dòng)力設(shè)備很感興趣，就投入到電氣熱潮之中，開始研究起磁電機(jī)來。從1838年到1842年的幾年中，焦耳一共寫了八篇有關(guān)電機(jī)的通訊和論文，以及一篇關(guān)于電池、三篇關(guān)于電磁鐵的論文。他通過磁電機(jī)的各種試驗(yàn)注意到電機(jī)和電路中的發(fā)熱現(xiàn)象，他認(rèn)為這和機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦現(xiàn)象一樣，都是動(dòng)力損失的根源。于是他就開始進(jìn)行電流的熱效應(yīng)的研究。1841年他在《哲學(xué)雜志》上發(fā)表文章《電的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的熱和電解時(shí)電池組中的熱》，敘述了他的實(shí)驗(yàn)：為了確定金屬導(dǎo)線的熱功率，讓導(dǎo)線穿過一根玻璃管，再將它密纏在管上，每圈之間留有空隙，線圈終端分開。然后將玻璃管放入盛水的容器中，通電后用溫度計(jì)測量水產(chǎn)生的溫度變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他先用不同尺寸的導(dǎo)線，繼而又改變電流的強(qiáng)度，結(jié)果判定“在一定時(shí)間內(nèi)伏打電流通過金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與電流強(qiáng)度的平方及導(dǎo)體電阻的乘積成正比?！边@就是著名的焦耳定律，又稱iR定律。iR定律的發(fā)現(xiàn)使焦耳對(duì)電路中電流的作用有了明確的認(rèn)識(shí)。他仿照動(dòng)物體中血液的循環(huán)，把電池比作心肺，把電流比作血液，指出：“電可以看成是攜帶、安排和轉(zhuǎn)變化學(xué)熱的一種重要媒介”，并且認(rèn)為，在電池中“燃燒”一定量的化學(xué)“燃料”，在電路中（包括電池本身）就會(huì)發(fā)出相應(yīng)大小的熱，和這些燃料在氧氣中點(diǎn)火直接燃燒所得應(yīng)是一樣多。請(qǐng)注意，這時(shí)焦耳已經(jīng)用上了“轉(zhuǎn)變化學(xué)熱”一詞，說明他已建立了能量轉(zhuǎn)化的普遍概念，他對(duì)熱、化學(xué)作用和電的等價(jià)性已有了明確的認(rèn)識(shí)。然而，這種等價(jià)性的最有力證據(jù)，莫過于熱功當(dāng)量的直接實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。正是由于探索磁電機(jī)中熱的損耗，促使焦耳進(jìn)行了大量的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)。1843年焦耳在《磁電的熱效應(yīng)和熱的機(jī)械值》一文中敘述了他的目的，寫道：“我相信理所當(dāng)然的是：磁電機(jī)的電力與其它來源產(chǎn)生的電流一樣，在整個(gè)電路中具有同樣的熱性質(zhì)。當(dāng)然，如果我們認(rèn)為熱不是物質(zhì)，而是一種振動(dòng)狀態(tài)，就似乎沒有理由認(rèn)為它不能由一種簡單的機(jī)械性質(zhì)的作用所引起，例如像線圈在永久磁鐵的兩極間旋轉(zhuǎn)的那種作用。與此同時(shí)，也必須承認(rèn)，迄今尚未有實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)這個(gè)非常有趣的問題作出判決，因?yàn)樗羞@些實(shí)驗(yàn)都只限于電路的局部，這就留下了疑問，究竟熱是生成的，還是從感應(yīng)出磁電流的線圈里轉(zhuǎn)移出來的？如果熱是線圈里轉(zhuǎn)移出來的，線圈本身就要變冷?！?，我決定致力于清除磁電熱的不確定性?！苯苟汛烹姍C(jī)放在作為量熱器的水桶里，旋轉(zhuǎn)磁電機(jī)，并將線圈的電流引到電流計(jì)中進(jìn)行測量，同時(shí)測量水桶的水溫變化。實(shí)驗(yàn)表明，磁電機(jī)線圈產(chǎn)生的熱也與電流的平方成正比。焦耳又把磁電機(jī)作為負(fù)載接入電路，電路中另接一電池，以觀察磁電機(jī)內(nèi)部熱的生成，這時(shí)，磁電機(jī)仍放在作為量熱器的水桶里，焦耳繼續(xù)寫道：“我將輪子轉(zhuǎn)向一方，就可使磁電機(jī)與電流反向而接，轉(zhuǎn)向另一方，可以借磁電機(jī)增大電流。前一情況，儀器具有磁電機(jī)的所有特性，后一情況適得其反，它消耗了機(jī)械力?！北容^磁電機(jī)正反接入電路的實(shí)驗(yàn)，焦耳得出“我們從磁電得到了一種媒介，用它可以憑借簡單的機(jī)械方法，破壞熱或產(chǎn)生熱。”至此，焦耳已經(jīng)從磁電機(jī)這個(gè)具體問題的研究中領(lǐng)悟到了一個(gè)具有普遍意義的規(guī)律，這就是熱和機(jī)械功可以互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中一定有當(dāng)量關(guān)系。他寫道：“在證明了熱可以用磁電機(jī)生成，用磁的感應(yīng)力可以隨意增減由于化學(xué)變化產(chǎn)生的熱之后，探求熱和得到的或失去的機(jī)械功之間是否存在一個(gè)恒定的比值，就成了十分有趣的課題。為此目的，只需要重復(fù)以前的一些實(shí)驗(yàn)并同時(shí)確定轉(zhuǎn)動(dòng)儀器所需的機(jī)械力。”焦耳在磁電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)軸上繞兩條細(xì)線，相距約4米處置兩個(gè)定滑輪，跨過滑輪掛有砝碼，砝碼約幾磅重（1磅=45359千克），可隨意調(diào)整。線圈浸在量熱器的水中，從溫度計(jì)的讀數(shù)變化可算出熱量，從砝碼的重量及下落的距離可算出機(jī)械功。在1843年的論文中，焦耳根據(jù)13組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值得如下結(jié)果：“能使1磅的水溫度升溫華氏一度的熱量等于（可轉(zhuǎn)化為）把838磅重物提升1英尺的機(jī)械功?！?38磅·英尺相當(dāng)于1135焦耳，這里得到的熱功當(dāng)量838磅·英尺/英熱單位等于511焦耳/卡（現(xiàn)代公認(rèn)值為187焦耳/卡）。焦耳并沒有忘記測定熱功當(dāng)量的實(shí)際意義，就在這篇論文中他指出，最重要的實(shí)際意義有兩點(diǎn)：（1）可用于研究蒸汽機(jī)的出力；（2）可用于研究磁電機(jī)作為經(jīng)濟(jì)的動(dòng)力的可行性。可見，焦耳研究這個(gè)問題始終沒有離開他原先的目標(biāo)。焦耳還用多孔塞置于水的通道中，測量水通過多孔塞后的溫升，得到熱功當(dāng)量為770磅·英尺/英熱單位（145焦耳/卡）。這是焦耳得到的與現(xiàn)代熱功當(dāng)量值最接近的數(shù)值。1845年，焦耳報(bào)道他在量熱器中安裝一帶槳葉的轉(zhuǎn)輪，如圖，經(jīng)滑輪吊兩重物下滑，槳輪旋轉(zhuǎn)，不斷攪動(dòng)水使水升溫，測得熱功當(dāng)量為890磅·英尺/英熱單位，相當(dāng)于782焦耳/卡。同年，焦耳寫了論文《空氣的稀釋和濃縮所引起的溫度變化》，記述了如下實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)帶有容器R的壓氣機(jī)C放在作為量熱器的水桶A中，如圖2-2。壓氣機(jī)把經(jīng)過干燥器G和蛇形管W的空氣壓縮到容器R中，然后測量空氣在壓縮后的溫升，從溫升可算出熱量。氣壓從一個(gè)大氣壓變?yōu)?2個(gè)大氣壓，壓縮過程視為絕熱過程，可計(jì)算壓氣機(jī)作的功。由此得到熱功當(dāng)量為823及795磅·英尺/英熱單位。然后，經(jīng)蛇形管釋放壓縮空氣，量熱器溫度下降，又可算出熱功當(dāng)量為760磅·英尺/英熱單位，從空氣的壓縮和膨脹得到的平均值為798磅·英尺/英熱單位，相當(dāng)于312焦耳/卡。1849年6月，焦耳作了一個(gè)《熱功當(dāng)量》的總結(jié)報(bào)告，全面整理了他幾年來用槳葉攪拌法和鑄鐵摩擦法測熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)，給出如下結(jié)果（單位均以磅·英尺/英熱單位表示）：焦耳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理得相當(dāng)嚴(yán)密，在計(jì)算中甚至考慮到將重量還原為真空中的值。對(duì)上述結(jié)果，焦耳作了分析，認(rèn)為鑄鐵摩擦?xí)r會(huì)有微粒磨損，要消耗一定的功以克服其內(nèi)聚力，因此所得結(jié)果可能偏大。汞和鑄鐵在實(shí)驗(yàn)中不可避免會(huì)有振動(dòng)，產(chǎn)生微弱的聲音，也會(huì)使結(jié)果偏大。在這三種材料中，以水的比熱最大，所以比較起來，應(yīng)該是用水作實(shí)驗(yàn)最準(zhǔn)確。因此，在他的論文結(jié)束時(shí)，取772作為最后結(jié)果，這相當(dāng)于154焦耳/卡。對(duì)此，他概括出兩點(diǎn)：“第一，由物體，不論是固體或液體，摩擦產(chǎn)生的熱量總是正比于消耗的力之量；第二，使一磅水（在真空中稱量，用于55°－60°）的溫度升高1℉，所需消耗的機(jī)械力相當(dāng)于772磅下落1英尺?！苯苟鷱?843年以磁電機(jī)為對(duì)象開始測量熱功當(dāng)量，直到1878年最后一次發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，先后做實(shí)驗(yàn)不下四百余次，采用了原理不同的各種方法，他以日益精確的數(shù)據(jù)，為熱和功的相當(dāng)性提供了可靠的證據(jù)，使能量轉(zhuǎn)化與守恒定律確立在牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。表述形式：熱能可以從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值不變。在工程熱力學(xué)范圍內(nèi)，熱力學(xué)第一定律可表述為：熱能和機(jī)械能在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換時(shí)，能量的總量必定守恒?；緝?nèi)容：熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；消耗一定的功必產(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時(shí)，也必產(chǎn)生一定的功。熱力學(xué)第一定律的另一種表述是：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的。這是許多人幻想制造的能不斷地作功而無需任何燃料和動(dòng)力的機(jī)器，是能夠無中生有、源源不斷提供能量的機(jī)器。顯然，第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律。在熱力學(xué)中，系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，設(shè)與環(huán)境之間交換的熱為Q（吸熱為正，放熱為負(fù)），與環(huán)境交換的功為W（環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功為正，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功為負(fù)），可得熱力學(xué)能（亦稱內(nèi)能）的變化為△U=Q+W。普遍的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程中的具體表現(xiàn)。熱力學(xué)的基本定律之一。表征熱力學(xué)系統(tǒng)能量的是內(nèi)能（即熱力學(xué)能）。在熱力學(xué)中，把除了傳熱之外的能量變化都叫功，系統(tǒng)與環(huán)境交換能量，使內(nèi)能有所變化。根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)由初態(tài)Ⅰ經(jīng)過任意過程到達(dá)終態(tài)Ⅱ后，內(nèi)能的變化△U應(yīng)等于在此過程中外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量Q和環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功W之差（誰對(duì)誰做功取決于W值的正負(fù)），即這就是熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式。對(duì)于還有因物質(zhì)從外界進(jìn)入系統(tǒng)而帶入的能量Z，則不在熱力學(xué)第一定律的考察范圍之內(nèi)，這是熱力學(xué)第一定律的先決條件。也就是要求系統(tǒng)是一個(gè)封閉系統(tǒng)。例如假設(shè)有如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)從一個(gè)裝有氧氣分子的箱子（系統(tǒng)）開始，箱子密閉，但頂上有一個(gè)可以開啟的蓋子，箱子外部（環(huán)境）為真空，某一時(shí)刻（始態(tài)）打開箱子蓋，由于外面是真空，氧氣分子將自發(fā)的擴(kuò)散出去。一些氧氣分子離開了箱子，自然就帶走了系統(tǒng)的一部分內(nèi)能，而這一部分內(nèi)能的損失，既不反映為做功，也不反映為傳熱。因此熱力學(xué)第一定律無法處理，因物質(zhì)的增加或減少而引起的內(nèi)量變化。對(duì)于無限小過程，熱力學(xué)第一定律的微分表達(dá)式為。因U是狀態(tài)函數(shù)，是全微分；Q、W是過程量，和只表示微小量并非全微分，用符號(hào)以示區(qū)別。且U只與系統(tǒng)的始末態(tài)有關(guān)。熱力學(xué)第一定律的另一種表述是：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的。這是許多人幻想制造的能不斷地做功而無需任何燃料和動(dòng)力的機(jī)器，是能夠無中生有、源源不斷提供能量的機(jī)器。顯然，第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律。系統(tǒng)必須為封閉系統(tǒng)，有物質(zhì)交換的敞開系統(tǒng)不在熱力學(xué)第一定律的考慮范圍之內(nèi)。即基本定義式無法使用。熱力學(xué)第一定律本質(zhì)上與能量守恒定律是的等同的，是一個(gè)普適的定律，適用于宏觀世界和微觀世界的所有體系，適用于一切形式的能量。自1850年起，科學(xué)界公認(rèn)能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可表述為：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。熱力學(xué)第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)所具有的特殊形式，是人類經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，也是熱力學(xué)最基本的定律之一。它適用于宏觀世界和微觀世界的所有體系，適用于一切形式的能量。對(duì)于氣體、液體和各向同性的固體，在不考慮表面張力和沒有外力場的情況下，它們的狀態(tài)可以用p、V、T三個(gè)量中的任意兩個(gè)作為狀態(tài)參量來描述，這樣的物體系統(tǒng)為p-V系統(tǒng)。對(duì)于p-V系統(tǒng)，在無限小的準(zhǔn)靜態(tài)過程中，外界對(duì)系統(tǒng)所做的微量功dW=-pdV。熱力工程上實(shí)施熱力過程的目的有兩點(diǎn)：一是實(shí)現(xiàn)預(yù)期的能量轉(zhuǎn)換；二是達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)變化。在熱力設(shè)備中常以氣體為工作物質(zhì)（簡稱“工質(zhì)”），分析氣體在幾種典型的熱力學(xué)過程中狀態(tài)的變化及能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律，是有實(shí)際意義的。為簡單計(jì)，人們只以理想氣體為工質(zhì)，并一般的只限于討論可逆過程。熱力學(xué)第一定律是熱力學(xué)的基礎(chǔ)，而且在能源方面有廣泛的應(yīng)用，能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，社會(huì)得以發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用，能量資源的范圍隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)