First Law of Thermodynamics: Solving Problems

The first law of thermodynamics links internal energy, heat, and work. It states that the change in internal energy of a system equals the net heat transfer into the system minus the net work done by the system. This is a general form of energy conservation, and it can be used for any thermodynamic process.

热力学第一定律指出，加入系统的热量用于对外做功并增加系统的内能。

考虑一个例子：在1个大气压下，100克水在100摄氏度时转化为蒸汽。此热力学过程的内能变化是多少？

当水转化为水蒸气时，该热力学系统在恒定温度和压力下从初始的液态变为最终的气态。

传入系统的热量是质量与水的汽化潜热的乘积。

功等于压力与体积变化的乘积。利用蒸汽和水的质量及密度值，可估算出体积变化，从而估算出所做的功。

这里未知量是内能的变化，而已知量是系统吸收的热量和系统对外所做的功。因此，应用热力学第一定律，可以估算出内能的变化。