Перший закон (начало, початок) термодинаміки

Перший початок термодинаміки виражає універсальний закон збереження енергії стосовно до завдань термодинаміки і виключає можливість створення вічного двигуна першого роду, тобто пристрою, здатного виконувати роботу без відповідних затрат енергії.

Внутрішню енергію U термодинамічної системи можна змінити двома способами, здійснюючи над нею роботу або за допомогою теплообміну з навколишнім середовищем. Перший початок термодинаміки стверджує, що теплота, отримана системою, йде на збільшення внутрішньої енергії системи і на виконання цією системою роботи, що можна записати як δQ = δA + dU.

Тут dU — повний диференціал внутрішньої енергії системи, δQ — елементарна кількість теплоти, передана системі, а δA — нескінченно мала або елементарна робота, здійснена системою. Так як робота і теплота не є функціями стану, а залежать від способу переходу системи з одного стану в інший, застосовується запис з символом δ, щоб підкреслити, що δQ і δA — це нескінченно малі величини, які не можна вважати диференціалами якої-небудь функції.

Знаки при δQ і δA у наведеному вище співвідношенні висловлюють угоду про те, що додатною вважають роботу, чинену системою, і теплоту, одержувану системою, прийняте в більшості сучасних робіт з термодинаміки.

Якщо система здійснює лише механічну роботу внаслідок зміни її об’єму, то елементарна робота записується як δA = P dV, де dV — прирощення об’єму. У квазістатичних процесах ця робота дорівнює роботі зовнішніх сил над системою, взятої з протилежним знаком: δAвнутр = –δAзовніш, але для неквазістатичних процесів це співвідношення не виконується. У загальному випадку елементарна робота записується як сума δA = A1 da1 + A2 da2 + …, де A1, A2, … — функції параметрів a1, a2, … і температури T, звані узагальненими силами.

Роботу, пов’язану із зміною кількості речовини в системі (хімічну роботу), можуть виділяти із загального виразу для роботи в окремий доданок.