Prvá termodynamická veta

Prvá termodynamická veta alebo prvý termodynamický zákon je vo fyzike nasledujúci zákon:

Znenie:
 formulácia 1: Každá fyzikálna sústava má stavovú veličinu nazývanú vnútorná energia (U), ktorá sa mení len prostredníctvom výmeny energie s okolím (objemová práca, tepelná výmena)
 formulácia 2: ΔU = ΔQ + Δ(Wp + Wk) , kde:
 ΔU: zmena vnútornej energie sústavy
 ΔQ: zmena tepla sústavy (+ znamená dodanie, - znamená odobratie)
 Δ(Wp + Wk): vykonaná/spotrebovaná objemová práca (+ znamená, že ju sústava vykonala, - znamená, že ju sústava spotrebovala)
 formulácia 3: Nie je možné skonštruovať perpetuum mobile prvého druhu (teda stroj, ktorý cyklicky opakuje dej len s počiatočnou energiou)

 Aplikácia 
Prvý zákon termodynamiky môžeme aplikovať na deje prebiehajúce v uzavretých sústavách.
Konvencia: Objemovú prácu  budeme označovať súhrnne, nie ako rozdiel spotrebovanej a vykonanej. O tom, o akú prácu ide rozhoduje jej znamienko:

  — práca bola sústavou spotrebovaná (resp. jej bola dodaná)
  — prácu vykonala sústava

 Aplikácia na dej izochorický 
Pri izochorickom deji platí , a preto je objemová práca  vykonaná sústavou nulová. Prvý termodynamický zákon nadobúda tvar:

Zmena vnútornej energie sústavy pri izochorickom deji je teda rovná vymenemému teplu. Toto teplo môžeme vztiahnuť na teplotnú zmenu sústavy resp. na jej hmotnosť. Získame tak izochorickú mernú tepelnú kapacitu :

 Aplikácia na dej izobarický 
Pri izobarickom deji platí  Aby bola táto podmienka splnená aj pri výmene tepla, musí sústava konať objemovú prácu. Preto platí prvý termodynamický zákon v nezmenenej podobe


Pre objemovú prácu vykonanú pri izobarickom deji platí:

Ak si z prvého zákona termodynamiky pre dej izobarický odvodíme :

získame vzorec pre výpočet izobaricky vymeneného tepla, ktoré nazývame zmena entalpie :

Aj zmenu entalpie pri izobarickom deji môžeme vztiahnuť na zmenu teploty sústavy resp. jej hmotnosť, získame tak izobarickú mernú tepelnú kapacitu :

 Aplikácia na dej izotermický 
Pri izotermickom deji platí  a preto nemôže dochádzať ku zmene vnútornej energie:

Aj napriek tomu, že pri izotermickom deji nedochádza ku zmene vnútornej energie, dochádza ku výmene energie vo forme tepla aj práce. Aby bolo splnené , musí platiť:

Objemovú prácu vykonanú pri izotermickom deji vypočítame zo vzorca:

Zo vzorca  vidíme, že rovnaký vzorec môžeme použiť aj na výpočet vymeneného tepla, len obrátime znamienko:

(Výber znamienok je konvenciou.)

 Aplikácia na dej adiabatický 
Pri adiabatickom deji je sústava dokonale tepelne izolovaná od okolia, platí teda . Pre adiabatický dej platí prvý zákon termodynamický v tvare:

Takto vykonanú resp. dodanú prácu vnímame ako zmenu teploty sústavy, a preto pre prácu platí:

( — počet molov plynu)
Deje v adiabatických sústavách najlepšie popisuje Poissonov zákon. Za povšimnutie stojí, že krivka adiabaty sa veľmi podobá krivke izotermy, ale je výrazne prudšia.

 Pozri aj 

 Nultá termodynamická veta
 Druhá termodynamická veta
 Tretia termodynamická veta

Kategória:Termodynamika
Kategória:Fyzikálne zákony