熱力學第一定律

熱力學第一定律（the first law of thermodynamics）就是能量守恆定律穿上了熱世界的外衣。它說：你無法無中生有創造能量，也無法把能量消滅——你只能把它搬來搬去或改變它的形式。如果一個系統的內能上升了，這份能量一定來自某處：不是有熱流進來，就是有人對它做了功，或兩者兼有。天下沒有白吃的午餐，也沒有不明不白的漏失。

更精確地說，系統內能的變化，等於加給它的熱減去它對環境所做的功：ΔU = Q − W。這裡 ΔU 是內能的變化，Q 是加給系統的熱（熱流入時為正），W 是系統所做的功（系統推擠環境時為正，例如氣體推著活塞膨脹）。移項後 Q = ΔU + W：你倒進去的熱，不是拿去提高內能，就是花在做功上，或在兩者之間分配。

這套記帳法統管了整個熱力學，從引擎、冷凍機到你自己的新陳代謝。一個關於正負號的誠實提醒：物理課本通常寫成 ΔU = Q − W，其中 W 是系統「所做」的功；而化學課本常寫成 ΔU = Q + W，其中 W 是「對」系統做的功。物理內容完全相同——只是 W 的標籤翻轉——但你必須清楚自己用的是哪一種約定，否則每個計算都會算錯。