Первый закон термодинамики

Количество теплоты, сообщенное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил:

.(2.3.2)

Это частный случай закона сохранения и превращения энергии, записанный для термодинамической системы. Теплота и работа – две единственно возможные формы передачи энергии: теплота – микроскопическая форма, а работа – макроскопическая.

Обычно этот закон записывают для изменения состояния системы, вызванного сообщением ей малой теплоты совершением системой элементарной работы и приводящего к малому изменению внутренней энергии:

. (2.3.3)

Как уже отмечалось, отличие в записи малых величин теплотыработы и изменения внутренней энергии имеет не формальный характер, а выражает глубокое физическое различие этих величин.

Все величины, входящие в первое начало термодинамики могут быть положительными, отрицательными и равными нулю. Если к системе подводится теплота, то ; а если отводится, то . Общее количество теплоты , сообщаемое системе в процессе , равно алгебраической сумме элементарных количеств теплоты , сообщаемых системе на всех участках процесса :

(2.3.4)

Если система совершает работу над внешними телами, то считается, что , если же над системой внешние силы совершают работу, то . Работа , совершаемая системой в конечном процессе , равна алгебраической сумме элементарных работ , совершаемых системой на всех участках этого процесса: . (2.3.5)

Если система, например рабочее тело в периодически действующем двигателе, совершает круговой процесс , то и, следовательно, .

Значит нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы работу большую, чем та энергия, которая подводится к двигателю извне. Невозможность создания вечного двигателя первого рода также является формулировкой первого закона термодинамики.