Prvi zakon termodinamike

Termodinamika
Klasična Karnotova toplotna mašina
Grane Klasična • Statistička • Hemijska • Ravnoteža / Neravnoteža
Zakoni Nulti • Prvi • Drugi • Treći
Sistemi Stanje Jednačina stanja • Idealni gas • Realni gas • Agregatna stanja • Ravnoteža • Kontrolisana zapremina • Instrumenti Procesi Izobarni • Izohorski • Izotermski • Adijabatski • Izentropski • Izentalpijski • Kvazistatički • Politropski • Slobodna ekspanzija • Reverzibilnost • Ireverzibilnost • Endoreverzibilnost Ciklusi Toplotni matori • Toplotne pumpe • Termalna efikasnost
Osobine sistema Termodinamički dijagrami • Intenzivne i ekstenzivne veličine Funkcije stanja Temperatura / Entropija • Uvod u entropiju • Pritisak / Zapremina • Hemijski potencijal / Broj čestica • Kvalitet pare • Redukovane osobine Procesne funkcije Rad • Toplota
Osobine materijala Specifični toplotni kapacitet  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Kompresibilnost  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Termalna ekspanzija  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$ Baza podataka osobina
Jednačine Karnotova teorema • Klauzijusova teorema • Fundamentalna relacija • Jednačina stanja idealnog gasa • Maksvelove relacije • Onsagerove recipročne relacije • Bridgmanove termodinamičke jednačine • Tabela termodinamičkih jednačina
Potencijali Slobodna energija • Slobodna entropija Unutrašnja energija ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpija ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholcova slobodna energija ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibsova slobodna energija ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$

Prvi zakon termodinamike izveo je H. L. F. von Helmholtz (1847.) na temelju Jouleovih i Carnotovih radova. Prema tom je zakonu zbroj količina topline i mehaničkoga rada u zatvorenom sustavu stalan:

${\displaystyle \mathrm {d} Q=\mathrm {d} U+p\cdot \mathrm {d} V}$

Količina topline dQ predana nekomu sustavu troši se samo na povećanje njegove unutarnje energije U (zagrijavanje) i na svladavanje vanjskoga tlaka p, a tlak se protivi povećanju obujma (volumena) sustava V. Prvi zakon termodinamike može se poopćiti u zakon očuvanja energije, prema kojem je u svakom zatvorenom sustavu zbroj svih oblika energije, uključujući i materiju, stalan. Drugim riječima to se može iskazati kao:^[1]

Energija zatvorenog sustava ne može nestati niti ni iz čega nastati, energija može samo prelaziti iz jednog oblika u drugi, i ona je konstantna.

Ovaj zakon simbolički se može zapisati kao:

${\displaystyle \Delta U=\ W+\ Q}$.

Dakle: Porast unutarnje energije sustava = Rad sustava + Količina topline dovedena u sustav.

Prvi zakon termodinamike često se izražava kao: Perpetuum mobile prve vrste nije moguć. Perpetuum mobile prve vrste bio bi uređaj koji bi u nekom procesu proizvodio energiju ni iz čega.

1. ↑ termodinamika, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.