热力学第一定律的解释

热力学第一定律实质上就是能量守恒定律，是人们根据无数事实总结出来的，在19世纪中叶为大量的准确实验所证实。

1.热力学第一定律的表述

自然界的一切物质都有能量，而能量具有各种不同的形式，并可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，但在转化和传递的过程中能量的总值不变。

2.热力学第一定律的数学表达式

大量实验表明，封闭体系从始态A，热力学能为U1，经历各种不同途径到达终态B，热力学能变为U2时，体系的热力学能变化与途径无关，即

若一封闭体系从一个状态变到另一个状态，其热力学能的变化等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境所做的功，即

在化学热力学中，将热力学第一定律描述为：体系内能的变化等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境做的功。当体系只做体积功时，有

【例题2.1】已知在体积不变时，1 mol 理想气体温度升高274.15 K 吸收的热量C=（R=8.314 J·mol-1·K-1，为理想气体常数），计算2.5 mol 理想气体在恒容条件下，温度从273 K 升至373 K 的ΔU、Q 和W。

解：根据ΔU=Q-W，体系所做的体积功W=p外·ΔV，在恒容条件下ΔV=0，即W=0，所以恒容过程的热效应QV等于体系内能的改变ΔU，即(www.xing528.com)

【例题2.2】在65℃（沸点）和1 atm 下，将1 mol CH3OH 蒸发变成气体。CH3OH 的蒸发热为8.43 kcal·mol-1（1 kcal=1 000 cal=4 185.85 J），它在25℃时的密度是0.79 g·cm-3，求此变化过程中的V、W 和ΔU。

解：在恒压条件下，上述的变化为

在这个变化中，体系做的功是体积功，即由25℃时的1 mol 液态CH3OH 的体积V1对抗1 atm 的压力膨胀成65℃时的1 mol CH3OH 气体的体积V2，即

在65℃时，1 mol CH3OH 的体积可以用理想气体状态方程计算，即

用25℃时CH3OH 的密度去计算（近似地）液态CH3OH 的体积V1，即

当然，在65℃时，液态CH3OH 的密度要更小，但和气态CH3OH 的体积相比，V1基本上可以忽略不计，所以V2-V1≈V2，因而体系做的功

于是，在蒸发过程中1 mol CH3OH 的内能变化为