Jabarkan Hukum pertama termodinamika dari Kekekalan energi

Untuk sistem termodinamika tertutup, hukum pertama termodinamika dapat dinyatakan sebagai:

Dimana  adalah jumlah energi yang ditambahkan ke sistem melalui proses pemanasan,  adalah kuantitas energi yang hilang oleh sistem karena pekerjaan yang dilakukan oleh sistem di sekitarnya dan  adalah perubahan energi internal dari sistem.

δ's sebelum istilah panas dan kerja digunakan untuk menunjukkan bahwa keduanya menggambarkan peningkatan energi yang diinterpretasikan agak berbeda dari  peningkatan energi internal (lihat Diferensial tidak tepat). Kerja dan panas mengacu pada jenis proses yang menambah atau mengurangi energi ke atau dari suatu sistem, sedangkan energi internal  adalah properti dari keadaan tertentu dari sistem ketika berada dalam kesetimbangan termodinamika yang tidak berubah. Demikian istilah "energi panas" untuk  berarti "jumlah energi yang ditambahkan sebagai hasil pemanasan" daripada mengacu pada bentuk energi tertentu.

Begitu juga dengan istilah "tenaga kerja" untuk  berarti "jumlah energi yang hilang akibat kerja". Dengan demikian seseorang dapat menyatakan jumlah energi internal yang dimiliki oleh sistem termodinamika yang diketahuinya saat ini dalam keadaan tertentu, tetapi ia tidak dapat mengatakan, hanya dari pengetahuan tentang keadaan sekarang yang diberikan, berapa banyak energi di masa lalu yang mengalir masuk atau keluar dari. sistem sebagai akibat dari dipanaskan atau didinginkan, atau sebagai hasil dari pekerjaan yang dilakukan pada atau oleh sistem.

Entropi adalah fungsi keadaan suatu sistem yang menceritakan tentang batasan kemungkinan konversi panas menjadi kerja.

Untuk sistem kompresibel sederhana, pekerjaan yang dilakukan oleh sistem dapat ditulis:

Dimana  adalah tekanan dan  adalah perubahan kecil dalam volume sistem, yang masing-masing merupakan variabel sistem. Dalam kasus fiktif di mana proses diidealkan dan sangat lambat, sehingga disebut kuasi-statis, dan dianggap sebagai reversibel, panas dipindahkan dari sumber dengan suhu yang sangat jauh di atas suhu sistem, maka energi panas dapat ditulis.

Dimana  adalah suhu dan adalah perubahan kecil dalam entropi sistem. Suhu dan entropi adalah variabel keadaan suatu sistem.

Jika sebuah sistem terbuka (di mana massa dapat dipertukarkan dengan lingkungan) memiliki beberapa dinding sedemikian rupa sehingga perpindahan massa melalui dinding kaku terpisah dari perpindahan panas dan kerja, maka hukum pertama dapat ditulis:

Dimana  adalah massa tambahan dan adalah energi internal per satuan massa dari massa yang ditambahkan, diukur di sekelilingnya sebelum proses.