热力学第一定律是化学热力学核心概念，关注化学变化中的热效应。温度的定义依赖热力学第零定律。内能(U)是体系能量总和的一部分，代表体系内部能量状态。

研究热力学时，首先要明确研究对象，将其定性为体系，环境则为体系以外的所有事物。体系可以分为敞开体系、封闭体系和隔离体系，分别对应水杯、加了盖子的水杯和保温杯。

平衡态是研究体系的基础条件，系统性质不再随时间变化。状态函数，如广度量和强度量，分别描述体系的特性，广度量有加和性，强度量则无。研究过程时，需要关注体系的始末态，状态函数的变化特性帮助设计研究路径。

热力学第一定律表述为ΔU=Q+W，其中ΔU是内能变化，Q是体系吸收的热量，W是体系对外界做的功。内能变化与途径有关，但途径函数无法影响始末状态。

气体膨胀或压缩研究中，温度保持不变的恒温过程，体积变化的绝热过程，压力不变的恒压过程，体积不变的恒容过程，以及气体自由膨胀过程是常见类型。自由膨胀过程中，体积功为零，热量交换也为零。

研究不可逆过程时，可以借助P-V图，观察过程的路径和功的计算。可逆过程是一种理想状态，步骤无限多，体系变化前后状态函数不变。

通过微积分思想，可逆过程的计算需要使用积分公式。可逆膨胀对外做功最大，可逆压缩吸收能量最少。

恒容热和恒压热的概念引入，描述不同条件下内能和体积功的变化。理想气体和凝聚态在研究温度与内能、焓的变化关系时，利用Cv,m和Cp,m进行量化。

卡诺热机作为热能转换的典例，通过从高温热源吸收热量对外做功，然后回到低温热源。其效率公式η=(T1-T2)/T1，其中T1和T2为高温热源和低温热源的温度。

恒压热效应和恒容热效应在化学反应中体现，如绝热恒压容器内的化学反应，通过ΔH=nCpmΔT计算过程温度变化；绝热恒容容器爆炸，利用U=nCvmΔT计算体系最大压强。

状态函数的殊途同归性质允许将复杂过程分解为简单过程，利用盖斯定律简化计算。键焓和基希霍夫定律提供特定条件下能量和反应热的计算方法。

综上所述，热力学第一定律为理解化学反应中的能量变化提供基础框架，结合不同体系类型、过程特性及热机原理，深入分析化学热效应。后续文章将扩展至物理化学其他章节，为读者提供更全面的知识体系。