Перший закон термодинаміки

Перший закон термодинаміки виражає закон збереження і перетворення енергії в застосуванні до теплових процесів.

Дослiд показує, що вiдповiдно до закону эбереження енергiї при довiльному способi переходу системи з першого стану у другий змiна внугрiшньої енергiї, дорiвнюватиме рiзницi мiж кількiстю теплоти, отриманою системою, i роботою А, яка виконана системою проти зовнiшнiх сил:

U₂ – U₁= Q - А або Q = (U₂ – U₁) + A. (2.20)

Це рiвняння є математичним виразом першого закону термодинамiки:

теплота, надана системі, витрачається на збiльшення її внутрiшньої енергiї i на виконання системою роботи проти зовнішніх сил.

Вираз для першого закону термодинамiки для малої змiни стану системи матиме вигляд:

dQ= dU + dА (2.21)

або в коректнiшiй формi

, (2.22)

де dU — нескiнченно мала змiна внутрiшньої енергiї системи, — нескiнченно мала робота, — нескiнченно мала кiлькiсть теплоти. У цьому виразi dU є головним диференцiалом, а i такими не є. Внутрішня енергія системи U є функція стану, а кількість теплоти Q і виконана робота A не є функціями стану.

Дуже важливим є випадок, коли система — це перiодично дiюча машина. Робота, що виконується машиною за один цикл, дорiвнює пiдведенiй ззовнi теплотi. Цей висновок дає змогу сформулювати перший закон термодинамiки так: неможливо побудувати перiодично дiючий двигун, який виконував би роботу без пiдведення енергiї ззовнi або виконував би роботу бiльшу, нiж кiлькість переданої йому ззовнi енергii (вiчний двигун першого роду неможливий).