Pierwsza zasada termodynamiki – jedno z podstawowych praw termodynamiki, jest sformułowaniem zasady zachowania energii dla układów termodynamicznych. Zasada stanowi podsumowanie równoważności ciepła i pracyoraz stałości energii układu izolowanego[1].
Dla układu zamkniętego (nie wymienia masy z otoczeniem, może wymieniać energię) zasadę można sformułować w postaci:
-
- Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa energii, która przepływa przez jego granice na sposób ciepła lub pracy Δ U = Q + W
- gdzie:
- ΔU – zmiana energii wewnętrznej układu,
- Q – energia przekazana do układu jako ciepło,
- W – praca wykonana na układzie.
W powyższym sformułowaniu przyjmuje się konwencję, że gdy:- W > 0 – do układu przepływa energia na sposób pracy,
- W < 0 – układ traci energię na sposób pracy,
- Q > 0 – do układu przepływa energia na sposób ciepła,
- Q < 0 – układ traci energię na sposób ciepła.
- W przypadku układu termodynamicznie izolowanego układ nie wymienia energii z otoczeniem na sposób pracy (W = 0) ani na sposób ciepła (Q = 0), wówczas:
- Δ U = 0
Tło historyczne
Niezależne od siebie rozważania i obserwacje Juliusa Mayera (1842) oraz eksperymenty Jamesa Joule'a (1843) doprowadziły do sformułowania I zasady termodynamiki w obecnej postaci. Wcześniej ciepło było traktowane jako zupełnie odrębna wielkość fizyczna. Uznanie ciepła jako innego niż praca sposobu zmiany energii doprowadziło w naturalny sposób do włączenia ciepła, jako formy przekazywania energii, do zasady zachowania energii.
