热力学第一定律

1.概念　一般情况下，系统状态发生变化时做功和传热同时存在。假设一个系统与外界交换能量使其由状态Ⅰ（初态）变为状态Ⅱ（终态），内能由U 1变为U 2，在该过程中系统吸收热量Q，同时对外做功A，那么根据能量转化和守恒定律，功、热量和内能之间满足以下关系：

Q=U 2-U 1+A

此为热力学第一定律，是能量守恒与转化定律在热现象领域的特殊形式。

2.热力学中功的表示方法　假设圆柱形筒内盛有气体，筒内活塞面积为S、气体压强为P，则作用在活塞上的力（F）=P×S。当活塞移动距离Δl时，则气体膨胀推动活塞所做的功（ΔA）=F×Δl=P×S×Δl。由于增加的气体容积（ΔV）=S×Δl，所以气体做功量等于气体压强与气体容积变化的乘积，即ΔA=P×ΔV。因此，在临床上呼吸功（WOB）常用压力（P）与容积（V）的乘积表示，即：

WOB=P×V(https://www.daowen.com)

呼吸功用焦耳每升（J／L）或千克米每升［（kg·m）／L］表示（1 J=10 kg·m）。呼吸功的大小取决于呼吸运动中各阻力的总和，健康成人安静时呼吸功约为0.082 J／min，做最大幅度呼吸时可达40.9 J／min。呼吸频率和潮气量不同时呼吸功消耗的形式有所不同，如呼吸频率增快时克服弹性阻力消耗的功减少，克服气道阻力消耗的功增加。

系统始终不与外界交换热量的过程称为绝热过程。泊松公式表示理想气体在绝热过程中压强和体积的变化关系：

PVγ=常量

其中γ=C p／C v。一定量的气体在定容过程中温度升高1 K 所吸收的热量称为质量定容热容，1 mol气体的质量定容热容称为质量定容摩尔热容，记作C v。一定量的气体在定压过程中温度升高1 K所吸收的热量称为质量定压热容，1 mol气体的质量定压热容称为质量定压摩尔热容，记作C p。测量功能残气量的体容积描记仪即应用了泊松公式。