6.2:
热力学第一定律
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当你加满汽车的油舱，其运作时释放的能量是热度及功。在车子的内燃机中，空气及燃料 两者含有化学能，是一种势能。这种势能会在燃烧反应中接着 转换成动能，及热。那些反应后的热力，会因为膨胀热气推动活塞转动曲 轴并转换成「功」最终让车子动起来。所有的能量转换必须遵循 热力学的首要定律—能量是永远存在的，并不会突然增生或者消失。在研究能量在一个系统裡转换时，必须照顾所有的能量 包含位能及动能。在一个指定时间的一个系统内的总能量 被称为内能，以大写U表示。有时候会以大写E作为表示。在一个系统内，内能可以被改变。在一辆车或着卡车在初始时期时的内能，是和运转中的及 当油箱空了后的 总能不同的。不管这所有的油是用来开300或者50哩，当油箱空了，车子就会有新的内能。因此，内能表示的状态，并不会受到系统如何成 为现在的情况而改变。因此，在一个系统中的内能改变，delta U 是用来测量最 初及最终状态的能量数值变化。因为能量守恆，内能的改变是必须与外 界或周围的能量 改变相等。在化学系统中，内能的改变 会被解释为最初及最终 反应物内部状态的改变。它被用来理解能量在系统中的流动。
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热力学第一定律
能量守恒
可以将能量从一种形式转换为另一种形式，但是更改完成之前存在的所有能量始终以某种形式存在。这种观察体现在能量守恒定律上：在化学或物理变化过程中，虽然可以改变形式，但既不能产生也不能破坏能量。
根据物质守恒定律，在化学变化过程中，总物质量没有可检测的变化。当发生化学反应时，能量变化相对较小，质量变化太小而无法测量。因此，物质和能量守恒定律保持良好。但是，在核反应中，能量变化要大得多（大约百万分之一），质量变化是可测量的，物质-能量的转换非常重要。
能量转移和内部能量
物质充当能量的储存库，这意味着可以向其中添加能量或从中移除能量。当其原子或分子的动能升高时，能量就存储在该物质中。更大的动能可以是原子或分子的平移（行程或直线运动），振动或旋转增加的形式。当热能损失时，这些运动的强度降低，动能下降。
一种物质中所有可能存在的各种能量的总和称为内部能量（ U ），有时也表示为 E 。
随着系统的变化，其内部能量会发生变化，并且能量可以从系统传递到周围环境，或从周围环境传递到系统。因此，周围环境的能量也会发生相等而相反的变化。
内部能量是状态函数（或状态变量）的一个示例，而热量和功不是状态函数。状态函数的值仅取决于系统所处的状态，而不取决于如何达到该状态。如果数量不是状态函数，则其值确实取决于状态的实现方式。状态函数的一个示例是海拔或海拔高度。站在山顶。乞力马扎罗山（Mt. Kilimanjaro）海拔5895 m，无论到达那里是有人远足还是跳伞，都没关系。但是，到达乞力马扎罗山顶的距离不是状态函数。人们可以通过一条直接的路线或一条更绕圈的迂回路径攀登到山顶。因此，行进的距离会有所不同（距离不是状态函数）；但是，到达的海拔高度将是相同的（海拔高度是状态函数）。