第一章 热力学第一定律
1—1热和功
热和功之间定量关系的建立是热力学发展的基础。CountRumford在1798年于慕尼黑兵工厂发现用钻头钻炮身所发出的热量和钻所做的功大致成正比。但当时认为热是一种不可见的流体，称为“热质”（calotic），它存在于物质组成的粒子间。当两个温度不同的物体互相接触时，由于热质在它们之间流动使温度趋于一致，此时这两个物体中热质的压强相等。钻头钻下小片金属的单位质量的热质较小，而原来大金属块含热质较大，因此把大块金属钻成小片金属时就会有新的热量释放出来。1799年，HumphreyDavy在真空中将两块冰放在一起进行摩擦而使之融化，这就说明摩擦功转换为融化所需的潜热。这个实验所得的结论使人们摒弃了热质理论。
1840年以来，由于焦耳的一系列实验，终于建立了功和热之间的定量关系。他把水盛在杜瓦瓶（绝热器）中，在水中做各种形式的功（如用叶轮浸在水中旋转，将线圈浸在水中通以电流或用电动机输电，将浸在水中的活塞压缩气体，以及将两块金属在水中摩擦），发现不管做功的形式如何，其所做功的大小和温度的升高恒成正比，因而提出了“热的功当量”概念。最初焦耳测定的功当量是为0．241cal／J。卡（或15℃·cal）为热的单位，其定义为：将1g的水由14．5℃升高至15．5℃时所需的热量。现在将热的功当量定为0．238g（0．239）cal（15℃·cal）／J①。
一般来讲，环境对物体做功时将功记为正值（+W），由物体对环境做功时将功记作负值（-W）。当热流出物体（发热过程）时把热量记作负值（-Q），在热流向物体（吸热过程）时把热量记作正值（+Q）。
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