热化学
交互演示
交互演示
能量账本：热与功如何共同改变内能
本页以固定组成的封闭理想气体为系统，忽略整体动能和势能变化，只考虑热与体积功。热量和功不是两笔互不相干的事：它们都在给系统的能量账本记账。试着改变两笔账的方向和数值，看看最后的内能到底升还是降。
ΔU=q+w
本页采用化学常用符号：系统吸热 q > 0；外界对系统做功 w > 0。
先用一个情境开账
先决定每笔账的方向
滑块设置的是大小；先选方向，符号就由系统的视角自动写入账本。
密闭刚性容器的体积不变，边界没有位移，因此体积功 w = 0。这不是“没有能量变化”，而是功这笔账为零。
实时能量账本
每次操作都在同一条式子里结算：正号是给系统记入，负号是从系统扣除。
热量进入→
气体推动活塞↑
系统：气体
热量进入系统；气体向外推动活塞。
内能变化 ΔU+180 kJ
=
热 q+300 kJ
+
功 w−120 kJ
结算：内能升高 180 kJ
吸收的热量大于膨胀做功输出的能量，所以系统的内能仍然增加。
把直觉拆开
“吸热”不一定意味着 ΔU 一定增大
你可能会这样想：系统只要吸热，内能就会升高。注意，这是个陷阱。若气体在膨胀时对外做的功（负 w）绝对值更大，它会把更多能量以功的形式交出去，ΔU 仍可能为负。反过来，环境压缩气体时，即使没有吸热，正 w 也能使内能增加。
现在 q = +200 kJ、w = −350 kJ，ΔU 是？
计算提醒：这里的 q、w、ΔU 使用同一能量单位 kJ；相加前先看符号，再看数值大小。
教学示意：封闭系统、忽略整体动能与势能变化，只考虑热和体积功。活塞位移仅表示方向；本页已假定固定组成理想气体，因而 ΔU 增加可推出升温；一般体系须另行判断。刚性容器仅体积功为零，其他功须另计。