Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики – один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Пусть некоторая система, обладая внутренней энергией U ₁, получила некоторой количество теплоты Q и, перейдя в новое состояние, характеризующееся внутренней энергией U ₂ , совершила работу A над внешней средой, т.е. против внешних сил. Количество теплоты считается положительным, когда оно подводится к системе, а работа – положительной, когда система совершает ее против внешних сил. Опыт показывает, что в соответствии с законом сохранения энергии при любом способе перехода системы из первого состояния во второе изменение внутренней энергии будет одинаковым и равным разности между количеством теплоты Q, полученным системой, и работой A, совершенной системой против внешних сил:,

Теплота, сообщенная системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил:

.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме совершенной над системой работы А' и полученной системой теплоты Q:

.

В приведенных формулировках. Изменение внутренней энергии системы может происходить или при совершении работы или при теплопередаче.

Рассмотрим термодинамическую систему, механическая энергия которой постоянна, а изменяется лишь ее внутренняя энергия.

Если система периодически возвращается в первоначальное состояние, то изменение ее внутренней энергии

.

Тогда, согласно первому началу термодинамики,

Одна из формулировок первого начала термодинамики: вечный двигатель первого рода – периодически действующее устройство, которое совершало бы большую работу, чем сообщенная ему извне энергия, – невозможен.