热力学第一定律

包含内能在内的能量转换和守恒定律
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热力学第一定律[1]（first law of thermodynamics[2]）是热力学的四条基本定律之一，指出：系统从外界吸收的热量,一部分使系统的热力学能增加,一部分用于系统对外界做功。[7]系统与外界在相互作用过程中,遵循能量转化与守恒定律,这一定律体现在热现象中,就是热力学第一定律热力学第一定律。[1]热力学第一定律有多个表述，比如：第一类永动机是制造不出来的；热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他形式能量互相转换，但是在传递和转换的过程中，能量的总量保持不变等。[8]
热力学第一定律的思想最初由德国物理学家迈尔（J.R.Mayer）在实验的基础上于1842年提出。在此之后，英国物理学家焦耳（J.P.Joule）做了大量实验测定了热功当量，确认热只是能量存在的一种形式，为热力学第一定律奠定了基础。[5][6]十九世纪中期，在长期生产实践和大量科学实验的基础上，它才以科学定律的形式被确立起来。[9]
理想的孤立系统通常只是作为一个模型。在实际应用中，许多系统需要考虑物质进出系统的能量传递和转移。由此热力学定义了开放系统、封闭系统和其他类型系统的概念。[10][11]

概述

改变一个热力学系统的状态可以通过做功或传递热量来实现对于任一热力学系统，根据能量守恒定律，系统增加的内能（ΔE）应该等于外界对系统所做的功（W）和外界向系统传递的热量（Q）之和，即