热力学第一定律和内能

学术界公认的能量守恒定律是自然界的基本规律之一。所谓能量守恒与转化定律即自然界的一切物质都具有能量，能量表现为各种不同形式，他们能够从一种形式转化为另一种形式，在转化中能量的总量不变。热力学第一定律是能量守恒定律在涉及热现象体系中的具体形式。热力学第一定律告诉我们，在热力学体系里存在一种叫做内能的状态函数，它只取决于体系的状态，而与状态达到的方式无关。体系中内能变化与体系和环境之间以功和热形式的能量交换具有定量关系，用数学公式表示如下：

dU＝δQ＋δW（无限小的变化）（3.1）

△U＝Q＋W（有限变化）（3.2）

式中 dU 为全微分，δQ，δW 为少量的热量和功，因为热和功都是与过程性质有关的量，不能用全微分表示。式中变量的数值符号含义见图（3.1）。体系对环境作功和输出热量，使体系的内能降低，则 Q 和 W 为负值；反之， 环境对体系作功和输入热量，使体系的内能升高，则 Q 和 W 为正值。Q 和 W 现在都采用 J（焦耳）为单位。但是在不少地球化学热力学文献中，还有采用卡表示热量单位的，1 卡=4.184J。体系内能的绝对值是无法得到的，一旦确定了内能的参考态后，对于特定状态的体系可以确定该状态与参考态之间

内能的差值，即内能的相对值。内能单位为 J。