Legea I a Termodinamicii

Exista cateva enunturi privind prima lege a termodinamicii:

Energia se conserva

          (care nu reprezinta altceva decat clasicul mod de a spune ca energia nu poate fi creata sau distrusa, ea poate fi doar transformata intr-o forma sau alta)

          Este imposibil sa se creeze un mecanism perpeetum mobile de ordinul intai

(Un astfel de mecanism este cel in care se ofera energie vecinatatilor fara a produce nici o modificare in sistem sau in vecinatati. Aceasta afirmatie ars ta la baza ipotezei ca ar putea exista un astfel de mecanism de ordinul doi, lucru pe care il vom lamurii atunci cand vom discuta despre a doua lege a termodinamicii.)

Expresia matematica a legii intai este redata in termenii unui proces. Orice modificare data sau proces de la stare  initiala la o stare finala

stare initiala → stare finala

ΔU = U_final − U_initial ,

sau

stare 1 → stare 2

ΔU = U₂ − U₁ .

Starile initiale si finale trebuie sa fie ambele la echilibru.

In consecinta prima lege a termodinamicii spune ca:

ΔU = q + w.

Prima lege a termodinamicii este o lege a observatiei. Nimeni nu a putut raporta pana in prezent un proces in care energia sa nu se conserve astfel incat aceasta observatie a fost ridicata la statutul de lege.

(La ora actuala se cunosc totusi procese in care energia nu se conserva. Se cunosc procese in care structura nucleara a materiei este alterata, masa putand fi convertita in energie si viceversa. Aceasta este o consecinta a relativitatii speciale in care se stipuleaza ca materia are un "rest energetic" mc², unde m este masa ce se converteste la energie iar c este viteza luminii. Ca o consecinta a energiei nucleara putem spune ca:

Energia + echivalentul energetic al masei se conserva.

In acest caz prima lege a termodinamicii trebuie scrisa

DU = q + w + Δmc².

In cazul proceselor chimice modificarea energiei datorita modificarilor de masa este neglijabila, tinzand catre zero, astfel incat aceasta poate fi neglijata.

Prima lege a termodinamicii poate fi scrisa si sub forma unei ecuatii diferentiate

dU = dq + dw

denumita forma diferentiata a legii intai. De fapt aceasta este o forma diferentiata a legii intai care se aplica sistemelor inchise, adica in sistem nu intra si nu iese materie. Vom vedea ulterior ca exista o forma diferentiata a legii intai care se aplica sistemelor deschise, in care si materia poate intra sau iesii.