梅尔首先是最早提出这个表达形式是，类似于能量守恒定律，能量既不能产生也不能消失，所以梅尔一直

坚持认为自己是第一发现人但是我们知道后来焦耳，四年之后焦耳，啊

测定了热功当量，测功当量测得还是比较准的，四点四

哈，四点四还不错啊，比四点一八差点，但是还可以了，啊，从而从实验上

奠定了热血第一定律的基础

那个谁，那个汤姆森呢，汤姆森测得很烂谈，三吧

哈，好像是三，跟四点四差，跟四点一八差的更多

他大炮，钻大炮，钻大炮肯定钻的不准是吧，连功都不太好算那么这是这是啊焦耳啊

焦耳这把胡子，然后詹姆斯，詹姆斯焦耳，詹姆斯焦耳

然后那么这是，然后呢，真正把这个公式写出来的

又是伟大的克劳修斯，克劳修斯虽然人，人品，人，人

人品不怎么样，哈哈，一般认为他人品有点争议

不能说不好，只能有争议，有争议，完了那么，那么克劳修斯啊但是他的数学技术非常好

一般在物理学历史上能站住脚的人通常

是指能把这个公式公式化的人，你光讲这个道理

啊，这个说，说出头头是道，但不写出一个优美的公式出来

后人是不认的，那街道大妈，讲的那话也很有哲理，哈，但你不能认为她发现了什么东西

你得写出什么公式来，所以说克劳修斯这方面很擅长

所以有空可以琢磨琢磨克劳修斯，迈尔斯为

和玻尔兹曼，这几个人是真正影响物理学史的人

那么这个所以说尽管他们名声没有爱因斯坦那么大

但他们的啊成就啊一点不比爱因斯坦差

爱因斯坦就是打比方能力比较强，哈，我猜爱因斯坦的

力量，很多力量来自于他的口才来自于他出奇的口才，而那几个人的口才则不如他

那么但是爱因斯坦我们知道在家里头是崇拜牛顿、麦克斯韦、玻尔兹曼这几个人，都是他崇拜的人物

那么然后当然克劳修斯也是德国人，也是德国人，跟那个

啊玻尔兹曼不是德国人，爱因斯坦也是德国人

啊这个热学第一定律同样是个经验定律，跟其他几个定律一样，然后再往下内能

啊内能又是一个有争议的概念，啊内能说实话从

从头开始就一直有争议，说实话我看了各种各样的定义，看来看去几乎所有的定义都乱糟糟的，啊

大概内能通，有两个阶段的定义法一个是定义为动能加势能，啊，完事

就是体系中各组分的动能与势能，完事儿

完了这样就，那个层次就不管了，因为物质有各种各样的层次吗

完了另外一种呢是把其中的核能給刨去，核能

因为，为什么把核能刨去呢?因为有些人认为

核的其中的粒子还没有搞清楚

就核的层次，组成核的最基本的层次还没有搞清楚，因此

核能不应该包括在内能里面反正你也不可算，你也没法弄，完了干脆就刨掉

但是你刨掉反而有时候是个啰嗦，所以现在有时候多数人倾向于不刨

就是，你就是这个物质内所包含的所有能量

动能加势能在内就是内能，就完事儿了但注意为什么叫内能，不叫总能呢

总能通常包括这个物体本身的动能和势能

比如这个皮球在飞，这个皮球在飞

这个皮球是有动能和势能的但是这个内能不包括皮球在飞的动能和势能，它只包括皮球内部的能量

这是要区分的，这是之所以叫内能，是不包括外部的能量

那么这个球本身的，外部这些能量，可测的这些能量，是不包括在内的

那么这是内能，然后由于无法得知内能绝对值

现在啊好像啊

那个中微子是有问题是吧，中微子，不是说发现中微子吗，我记得说

王老师告诉我，物院的王老师告诉我说中微子的那个结论可疑也就是说相对粒子可能是有问题的

你知道吗？我不会到，反正王老师说的，上周告诉我的，哈哈

我也转达给你，也就是说到今天为止，内能仍然，仍然不知道

你除非能找到相对粒子你才有机会算出整个这个能量，你要找不到的话那就没法算

那也没法算，因此呢，目前所用的内能，通常用一个delta E来表示

用个差值来表示，绝对值变得没有意义，因为你算不出来吗

那么在化学中我们通常用U来代表内能，不用E，用U

代表内能，啊，那么着改变量就是delta U Delta

U，那么然后呢，啊啊，这是内能的公式，啊，克劳修斯给出的公式

内能的变化等于什么呢？等于什么呢？等于这个过程中吸得热，再加上外界对这个体系所做的功

注意这个功和热的定义是，啊，吸热为正

放热为负，所以这个q是指吸得热

那么如果是放的热呢显然是包含在这里面，负号包括在它们这里面

功呢是外界对体系做的功，凡是向内都是正的，向外都是负的，是吧

当然这个你要看化院那本教材，如果是第二版以前的教材

那么这个热力学定律是q减w，从第三版开始q，是q加w，哈

你要注意，不同版本会有不同符号，符号体系

然后，那么啊，要注意符号，这是整个的描述，这图形描述，啊，系统

体系，体系中吸得热是q

啊外界对体系做的功是w，这是w

啊，啊，这是w，然后整个delta E是增加整个delta E

是增加的，那么这是内能定义但是除了本教材，啊，本教材用的是E，但是其他大多数教材

都用U作为内能的符号，注意啊，这个，二者的区别

然后是啊，状态与状态函数，要稍微说一下

啊，举个例子说明什么叫状态与状态函数

那么这个状态和状态函数实际上是热力学的啊一个概念

什么叫状态呢？通常一个状态代表着是一个热力学稳态，稳态，啊，稳定态，稳定态通常是指平衡态

达到平衡态，那么没有达到平衡态不叫一个态，不叫一个态

那么这个态呢，那么通常是，不管你通过什么手段达到这个态

结果都是一样的，结果都是一样的，它认为不管你怎么过来的，只要到了相同态，它就是相同的

相同的，因此在热力学过程中通常要分

始态和终态，starting state和end state

啊结束态，那么始态和终态是两个平衡态，因此呢

无论你怎么从始态到终态，无论你的过程有多少种

那么，但，首尾永远是相同的，首尾永远是相同的，这就是状态

那么我们注意到什么叫状态函数呢？先说完状态，然后再说状态函数，那么什么叫状态函数呢?

状态函数是指这些函数只依赖于首，只依赖于始态和终态，跟过程无关

这就叫状态函数，那么有状态函数有什么好处呢

因为很多过程我们不了解，特别是化学反应，过程很复杂

说实话到现在为止，化学反应的机理仍然不是很清楚

因此你要想啊啊，了解这整个过程通常是不可能的

所以你要找到一个，如果一个反应的状态函数，你要能找到一个反应的状态函数

你就便于描述一个反应，而且这个函数是可以四处用的

如果这个函数依赖于过程，那就糟糕了

因为过程有无数种，那么也就是说你，你这个函数意义就不大

意义就不大，所谓为什么要找状态函数，状态函数因为它可以挪到其他地方去用

那么这是举了个例子，是说啊哈，这是图

那么比方说状态A，状态B，状态C，那么都是到状态C，A到C，直接到A

直接到C，或者通过B到C，实际上A和C的差别实际上是一样的

不挂你怎么绕，这个A和C的差距显然是一样的

状态A到状态B的这个，这个吸热或者放热的量

跟过程没关系，那么这是，这是状态函数然后这delta

E，二者的内能差，永远是一样的啊因此，比方说第一个状态函数就是内能

内能只依赖体系状态，与过程无关

那么后面我们下面所学的几个函数都输与状态函数，包括焓变，熵变

自由能变，都属于状态函数，啊，因此它在化学中作用都很大

那么这是state function，然后再往下，state

啊一般对于气体体系，啊一般早期的热力学都讨论气体

啊，气体一般，我们知道根据理想气体状态方程

里边几个变量呢？四个变量，温度，压强，体积，摩尔数，啊，啊四个变量

四个变量，四个变量实际上是你只要固定其中三个，第四个就定了

因为它有个等号吗，那第四个就定了啊所以说当一个气体，描述一个气体状态

需要了解这四个变量中的三个，你只要知道三个

这个state就定下来了，那么而且它是个平衡态，它是个平衡态

那么反过来也是，它一个态定下来以后，至少三个量是定的

那么这是，完了之后呢，热和功不是状态函数

heat和work不是状态函数，它依赖于路径因此啊，因此不能用作状态函数

9-2 热力学第一定律

大学化学

Meet the Instructors