熱力學第一定律

這一定律又叫能量守恆定律。根據這一定律，能量之間可以互相轉換，但能量既不會增多，也不會減少，一個封閉系統中的總能量是恆定的。這個定律的提出與19世紀的蒸汽機發展有關，那時很多人在研究功和熱之間的關係。後來，焦耳透過大量實驗總結出了這一規律，無論能量怎麼轉換，其總和始終守恆。

當年，一些人妄圖製造出一種不需要能量輸入就能做功的永動機（直到現在還有人在嘗試），它們被稱作第一類永動機。隨著熱力學第一定律的確立，直接宣告第一類永動機無法實現。

這一定律又叫熵增定律。雖然能量之間可以互相轉換，但卻有方向性，在自發的情況下，溫度較低的物體不可能會把自身的熱量傳遞給溫度較高的物體。或者說熱能不可能百分百轉化為功，總會損失掉一些。從微觀角度來說，封閉系統的混亂度會變得越來越高，即熵會增加。

一些人認為，既然熱力學第一定律表明能量是守恆的，那麼，如果從海水等環境中吸收熱量就能製造出可以不斷做功的機器。雖然這並不違反能量守恆定律，但透過熱力學第二定律可知，能量轉換具有方向性，這意味著第二類永動機無法實現。

這一定律表明，理論上存在一個最低溫度——絕對零度，此時系統的熵為零，但這個溫度是無法達到的。這是因為在絕對零度下，粒子停止運動，但宇宙中並沒有絕對靜止這樣的狀態。最低溫度的大小為0開氏度，或者相當於-273.15攝氏度。

沒有解決什麼問題，真的，熱力學沒有解決什麼問題，熱力學只是說不能做什麼，而沒有說可以做什麼。

熱力學的歷史就是一部傳奇，熱力學都是從經驗總結而來，一直和熱、溫度牽扯在一起，但是揭示的卻是宇宙間的普遍真理，推廣開來就是我們熟悉的基本原理，同樣是因為是從經驗總結而來，所以看起來有些不太嚴謹，也就成了民科的重災區，因此呢，熱力學定律一般有三種表達形式，一種是熱力學表述，一種是嚴格科學表述，還有一種比較有意思，就是反民科表述。

先說第一定律吧。

第一定律有些意思，提出者分別是一個半醫生，一個半物理學家，一個工程師，畫風有點不對，是不是有些不尋常的東西混了進來。

沒有，確實有醫生，邁爾是一名醫生，而且是一名隨船醫生，跟隨船隊走遍了世界，他在給船員放血時發現，你沒有看錯，我也沒有寫錯，那個時代放血是醫生的拿手好戲，不管什麼病，直接放血，這還不如中醫呢，扯遠了，放血時發現，熱帶的人們血液顏色鮮豔，溫帶的人們血液顏色暗淡，為什麼呢？

邁爾醫生

邁爾陷入了深深的思考，食物中含有化學能，它像機械能一樣可以轉化為熱。在熱帶高溫情況下，機體只需要吸收食物中較少的熱量，所以機體中食物的燃燒過程減弱了，因此靜脈血中留下了較多的氧。

最後，邁爾得出結論，能量是不滅的，可轉換的，這就是能的轉化和守恆定律。

看到醫生都來搶飯碗了，物理學家們表示很不爽，一時間反對之聲驟起，令邁爾不堪其擾，雖然邁爾後來也物理學界靠攏，甚至還寫了一本《天體力學》表示自己不是外人，也是學界自己人，可是得到的還是嘲諷，整的邁爾一度精神失常，住進了精神病院。

亥姆霍茲覺得同行們有些過分，就是啊，說人家理論錯誤可以，幹嘛把人家送精神病院去啊，亥姆霍茲也算半個醫生，他曾師從生理學家繆勒，所以也算半個醫生，不過他受過嚴格的數學訓練，對牛頓啊，拉格朗日啊佩服地五體投地，現在有機會和這些大師聯手，自是不會放過機會，何況邁爾還是半個同行呢，於是也寫了一篇論文，不過他吸取了邁爾的教訓，在論文開頭就寫明瞭“論文是主要面對物理學家”，而且把能量變化從機械運動推廣到了所有的變化過程，這基本上已經超出熱力學範圍了，是真正的能量轉換和守恆定律了，我看你們還說什麼？但是物理學家們還是有辦法，他們說你這沒有試驗驗證啊。

半個醫生半個物理學家亥姆霍茲

焦耳表示，我來試試，這方面焦耳確實有發言權，電流的熱效應就是他提出的，電流當然可以做功，又可以發熱，這算不算熱和功是一體的啊，但是，焦耳還不滿足，他直接測出了熱功當量，這下天下太平了，熱力學第一定律得以建立。

焦耳

所以熱力學第一定律的熱力學表述是熱既可以傳遞，也可以做功，但是其總量保持不變，科學嚴格描述就是能的轉化和守恆定律，還有一種表述是第一類永動機不可建成，這就是反民科版，第一類永動機就是不需要能量而做功的機器，既然能量守恆了，當然不可能建成的。

不對，不是還有一個工程師嗎？這個工程師就是卡諾，卡諾在熱力學歷史的地位非常重要，第一定律和第二定律都和他有關係，不過他一直被稱為工程師，而不是科學家，原因可能就是他不愛寫論文，所以宣傳很重要啊，而且他英年早逝。

工程師卡諾表示:憑什麼你們叫科學家，我叫工程師。

卡諾在筆記中表述過第一定律的內容，注意是筆記，而不是論文，而且提出了熱工當量的數值，由於他英年早逝，他的弟弟看了筆記，卻看不懂，直到1878年才整理發表，而此時熱力學第一定律已經很完備了。

手機碼字不易，現在有點事情，就先寫到這裡吧，第二定律我曾在多篇回答和文章中談過，第三定律和第零定律有機會補上。

熱力學三大定律屬於物理學的基本理論之一。

化學想解決的問題主要有兩個：一是一個反應在什麼條件下能發生？二是如果反應能發生，那麼這個反應能進行到什麼程度、反應的速度有多快？

研究第一個問題的稱為“化學反應熱力學”，研究第二個問題的稱為“化學反應動力學”。

化學也是一門非常廣泛的學科，化學反應無處不在、無時無刻不在發生，與我們的生活息息相關。各種化學反應的速度和程度不一樣，有的在不到十分之一秒就能讓大量的物質發生反應，釋放出巨大的能量，這就是爆炸產生的原因。有的及其緩慢，幾十萬年才能產生肉眼可觀察的現象，比如溶洞裡的鐘乳石就是經過幾十萬年的沉積才形成的。

第一定律解決了功和熱是同一種東西。 第二定律解決了化學反應進行的方向。第三定律說明絕對零度時熵等於零，這與其他熱力學函式不同。