引言：

热力学是自然科学中建立最早的学科之一。19世纪中叶，焦耳(Joule)等人在大量实验基础上建立了热力学第一定律；开尔文( Kelvin)和克劳修斯(Clau sius)分别在卡诸(Carnot)工作的启发下建立了热力学第二定律。这两个定律的建立标志着热力学理论的形成。之后，能斯特(Nernst) 于1912年建立了热力学第三定律，丰富、完善了热力学理论的内容。

热力学第一定律即能量守恒定律，利用它可解决各种变化过程中的能量衡算问题；而热力学第二定律可以解决变化的方向、限度问题；利用热力学第三定律的确立，可以由热性质计算物质在一定状态下的规定熵，实现了完全由热性质判断化学反应的方向。

热力学基本定律是大量实验事实的总结，虽然不能用其他理论予以证明，但是根据基本定律可以定义核心的物理量（热力学能、熵），并表达为数学公式，由公式导出的热力学关系及结论都与事实符合，从而说明了热力学基本定律的正确性。

需要指出的是，(1)这里的热力学即经典热力学，其研究对象是含有大量微观粒子的宏观系统，经典热力学的原理、结论不能用于研究单个的微观粒子。(2)经典热力学属于平衡态理论，只考虑系统由始态到终态的净结果，不考虑过程的具体细节、变化的快慢等问题。

本章在介绍热力学基本概念（热力学术语）的基础上，给出热力学第一定律的数学表达式。该定律阐述的是，对于任何一个宏观系统的变化过程中，热力学能的变化、热量、功这三个物理量的守恒关系。通过定义热容和辅助函数“焓”，由此可以计算物理变化过程（如相变化等）和化学反应的热效应等。而热力学第二定律将在下一章介绍。

知识框架：