
根据热力学第一定律,内能的变化(ΔU)等于系统所吸收的热量(Q)与系统所做的功(W)之和。各项的决定因素如下:
热量(Q):热量的大小取决于系统与外界之间的热交换。如果系统从外界吸收热量,则Q为正值;如果系统向外界释放热量,则Q为负值。
功(W):功的大小取决于系统所做的机械功。机械功可以通过系统对外界施加力或通过体积变化来实现。具体而言,功可以分为以下几种形式:
压力-体积功:当系统的体积发生变化时,由于外界施加的压力,系统对外界做功。
电功:当系统中存在电场时,电荷在电场中移动所做的功。
磁功:当系统中存在磁场时,磁性物质在磁场中移动所做的功。
其他形式的功:例如表面张力、化学反应等。
需要注意的是,热量和功都是能量的传递方式,它们的正负号取决于能量是进入系统还是离开系统。根据能量守恒定律,系统所吸收的热量和所做的功之和等于系统内能的变化。
热力学第一定律基本公式是ΔU=Q+W,三项都以研究体系为准,ΔU指体系热力学能变化,Q指体系吸热,W指外界对体系做功。写成ΔU=Q-W时,显然指的是体系对外界做功。