熱力學第一定律（）是熱力學的四條基本定律之一，能量守恒定律對非孤立系統的擴展。此時能量可以以功W或熱量Q的形式傳入或傳出系統。即：

:\qquad \mathrm \Delta E_{\rm int}= Q - W

式中\Delta E_{\rm int}为系统内能的变化量，若系統对外界作正功，则W为正，反之則為負。

写成微分形式为：
:\qquad \mathrm dE_{\rm int} = \delta Q - \delta W

阐述方式

系統內能的變化等於其吸收的熱量減去系統對外界所作的功。

系统在绝热状态时，功只取决于系统初始状态和结束状态的能量，和过程无关。

孤立系统的能量永远守恒。

系统经过绝热循环，其所做的功为零，因此第一类永动机是不可能的（即不消耗能量做功的机械）。

两个系统相互作用时，功具有唯一的数值，可以为正、负或零。

热力学第一定律功率平衡方程
:\qquad {dE_\mathrm{sys}\over dt} =\sum_{i} \dot{Q_\mathrm{i}} + \sum_{j} \dot{W_\mathrm{j}} + \sum_{e} \dot{m_\mathrm{e}} \cdot \left(h_\mathrm{e} + g\cdot z_\mathrm{e} + {1\over 2}c_\mathrm{e}^2 \right) - \sum_{a} \dot{m_\mathrm{a}} \cdot \left(h_\mathrm{a} + g\cdot z_\mathrm{a} + {1\over 2}c_\mathrm{a}^2 \right)

这里：

• \qquad {dE_\mathrm{sys}\over dt}系统随时间的变化量。
• \qquad \dot{Q_\mathrm{i}}通过系统边界的热量。
• \qquad \dot{W_\mathrm{j}}通过系统边界的功。
• \qquad \dot{m_\mathrm{e}}流入系统内部的质量流。
• \qquad \dot{m_\mathrm{a}}流到系统外部的质量流。
• \qquad h 比焓。
• \qquad g\cdot z质量流所具有的势能。
• \qquad {1\over 2}c^2质量流所具有的动能。

特例以及简化形式：

• 封闭系统：\qquad \sum_{e} \dot{m_\mathrm{e}} \cdot \left(h_\mathrm{e} + g\cdot z_\mathrm{e} + {1\over 2}c_\mathrm{e}^2 \right) - \sum_{a} \dot{m_\mathrm{a}} \cdot \left(h_\mathrm{a} + g\cdot z_\mathrm{a} + {1\over 2}c_\mathrm{a}^2 \right)=0
• 稳定系统：\qquad {dE_\mathrm{sys}\over dt}=0
• 绝热系统：\qquad \sum_{i} \dot{Q_\mathrm{i}}=0

參閱

• 熱力學
• 熱力學第零定律
• 熱力學第二定律
• 熱力學第三定律
• 不可逆性
• 卡諾定理
• 熵
• 餘熵
• 基態
• 熱寂
• 絕熱過程

参考资料

• 物理学基础 ISBN 7-111-15715-X（课）page470

Thermodynamik#Erster Hauptsatz