热力学第一定律，也被称为能量守恒与转换定律，它表达了在一个封闭系统中能量的总量是恒定的，能量的形式可以相互转换。其公式表达为：
U+W+Q=E
其中：
U代表系统的内能。
W代表系统对外界做的功。
Q代表系统传递给外界的热量。
E代表系统的总能量。
这个公式包括了三种能量的变化：内能的变化、系统对外界所做的功，以及系统传递给外界的热量。这三个量之间的关系由热力学第一定律确定。
需要注意的是，这个公式适用于封闭系统，如果系统与外界有物质交换或能量交换，可能需要使用其他热力学定律，如热力学第二定律。
热力学第一定律公式为：ΔU = Q + W，其中ΔU表示系统内能的改变量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界所做的功。下面给出一个例题，用于说明如何应用热力学第一定律：
题目： 假设有一个封闭系统，其初始状态为温度为300K，体积为1升的理想气体。经过一系列操作后，系统的最终状态为温度为350K，体积变为0.5升，同时吸收了200J的热量。试问在这个过程中系统对外界做了多少功？
分析：
首先，我们需要根据题目中的信息，计算出系统在过程中内能的变化量ΔU。由于题目中给出了最终温度和体积的变化量，我们可以使用理想气体状态方程来计算初始状态和最终状态下的压强和摩尔数，进而求出ΔU。
其次，我们需要根据热力学第一定律来求出吸收的热量Q。由于题目中给出了吸收的热量数值，我们可以直接代入公式中计算。
最后，我们需要根据题目中的信息，求出系统对外界所做的功W。由于题目中只给出了体积的变化量，我们无法直接求出W的值。但是，我们可以根据ΔU和Q的值，以及热力学第一定律的公式ΔU = Q + W，求出W的值。
解答：
初始状态：p1 = 1bar, n1 = 1mol, T1 = 300K
最终状态：p2 = 2bar, n2 = 1mol, T2 = 350K
ΔU = (p2V - p1V) / R = (2 - 1) × 1 × 8.314 × (350 - 300) = 47.46kJ
Q = ΔU - W = 200J
根据热力学第一定律的公式ΔU = Q + W，可得W = ΔU - Q = 47.46 - 200 = -152.54J
所以，在这个过程中，系统对外界做了-152.54J的功。
