Первое начало термодинамики

Закон сохранения полной энергии тела был установлен Ю. Майером (1842 г.) и Г. Гельмгольцем (1847 г.).

Энергия макроскопической замкнутой системы остаётся постоянной, возможны только переходы между различными формами энергии.

Изменение энергии системы связано с изменением энергии во внешней среде. Уместно также вспомнить и закон сохранения массы, установленный М. Ломоносовым (1756 г.).

Масса изолированной системы тел не изменяется со временем и равна сумме масс тел, составляющих эту систему.

Какие же формы может принимать энергия? Энергия может передаваться в форме теплоты, в форме механической работы. Между различными формами энергии возможны переходы. Так, теплота, полученная извне в модели 1, приведёт к совершению газом работы по перемещению поршня. А работа, совершаемая внешними силами при сжатии газа, с помощью поршня может перейти во внутреннюю энергию газа.

Рассмотрим процессы преобразования различных видов энергии более подробно.

Пусть в модели 1 система получила извне количество теплоты В результате температура газа изменилась. Поскольку изменение температуры является следствием изменения кинетической энергии движения молекул , то изменится внутренняя энергия системы. Если внешние силы совершают над системой работу , то происходит сжатие или расширение газа, что вызовет изменение потенциальной энергии , следовательно, внутренняя энергия также изменится:

(9.13)

Работа самой системы против внешних сил равна по величине и противоположна по знаку работе внешних сил:

(9.14)

Тогда соотношение (9.10) можно записать в виде

(9.15)