Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии. Он указывает, что общая энергия в изолированной системе — величина постоянная и не изменяется во времени, а лишь переходит из одной формы другую. Когда в системе происходит некоторый процесс, сумма всей энергии, переданной через границу системы (теплотой или работой), равна общему изменению энергии этой системы.

Первый закон термодинамики связывает изменение внутренней энергии системы dU, теплоту ДQ, переданную системе, и работу ДA, совершённую системой: ДQ = ДU + ДA (1).

Это уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. При передаче теплоты в систему ДQ положительно (при передаче теплоты системой ДQ отрицательно). Работа, совершённая системой считается положительной (работа, совершённая над системой — отрицательна).

Смысл первого закона термодинамики можно понять, используя в качестве простого примера газ, закрытый в цилиндре с установленным подвижным поршнем. Если мы добавляем теплоту к газу, но не допускаем перемещения поршня, внутренняя энергия и, следовательно, температура газа возрастёт. Внутренняя энергия газа может быть повышена при его сжатии поршнем. Если при нагревании газа мы позволяем ему расширяться (не удерживаем поршень), теплота, которую мы сообщаем газу, частично расходуется на увеличение его внутренней энергии, а частично — на совершение внешней работы, в результате которой поршень будет подниматься.