Termodünaamika esimene seadus

Termodünaamika esimene seadus on sisuliselt energia jäävuse seadus.

See on edasiarendus mehaanilise energia jäävusest võttes arvesse ka kehade siseenergia ning soojuse kui energiaülekandevormi olemasolu. (Näiteks hõõrdumise esinemisel on mehaanilise energia jäävus rikutud, kuna osa mehaanilisest energiast muundub siseenergiaks - soojuseks.)

Termodünaamika esimest seadust võib ka sõnastatada järgnevalt: "Igiliikuri (perpetuum mobile) ehitamine on võimatu." See tähendab, et ei ole võimalik ehitada masinat (seadet), mis teeks tööd ilma väliskeskkonnast saadava soojuseta (energiata).

Termodünaamika esimene seadus sätestab, et keha siseenergia (U) saab muutuda tänu soojushulgale (Q), mis saadakse väliskeskkonnast ning tööle (A), mida süsteem teeb välisjõudude vastu:

 ,

kus Q on soojushulk, mille keha saab väliskeskkonnalt ning A on töö, mida keha teeb välisjõudude vastu (juhul kui keha annab soojust ära, siis on Q negatiivne; kui välisjõud teevad tööd, siis on A positiivne).

 ,

Kõige lihtsam töö vorm on mehaaniline töö. Näiteks gaas teeb paisumisel tööd

 ,

kus p on gaasi rõhk ning ΔV on ruumala muut. Võimalikud on ka muud töö vormid (nt. elektriline: aku laadimine-tühjenemine).

Diferentsiaalkujul saab esimest seadust esitada järgnevalt:

 

Kui teha lihtsustus ning vaadelda sama protsessi ühe mooli ühe kraadilise muutuse jaoks, siis saab termodünaamika I seaduse esitada kujul:

  (Cp - moolsoojus isobaarilises protsessis, CV - moolsoojus isohoorilises protsessis, R - Universaalne gaasikonstant)

Universaalne gaasikonstant näitab tööd, mida teeb üks mool ideaalgaasi, paisudes isobaariliselt nii palju, et tema temperatuur tõuseb ühe kraadi võrra.

Vaata ka
Energia jäävuse seadus
Termodünaamika teine seadus
Termodünaamika kolmas seadus
Energiabilanss

Termodünaamika
Füüsikaseadused