Первое начало термодинамики

Пе́рвое начало термодинамики

Один из двух основных законов термодинамики (См. Термодинамика), представляет собой закон сохранения энергии для систем, в которых существенное значение имеют тепловые процессы. П. н. т. было сформулировано в середине 19 в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля (См. Джоуль) и Г. Гельмгольца (см. Энергии сохранения закон). Согласно П. н. т., термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. П. н. т. часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя (См. Вечный двигатель) 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

При сообщении термодинамической системе некоторого количества теплоты Q в общем случае происходит изменение внутренней энергии (См. Внутренняя энергия) системы ΔU и система совершает работу (См. Работа) А:

Q = ΔU + A (1)

Уравнение (1), выражающее П. н. т., является определением изменения внутренней энергии системы (ΔU), так как Q и А — независимо измеряемые величины.

Внутреннюю энергию системы U можно, в частности, найти, измеряя работу системы в адиабатном процессе (См. Адиабатный процесс) (то есть при Q = 0): Аад = — ΔU, что определяет U с точностью до некоторой аддитивной постоянной U0:

U = U + U0 (2)

П. н. т. утверждает, что U является функцией состояния системы, то есть каждое состояние термодинамической системы характеризуется определённым значением U, независимо от того, каким путём система приведена в данное состояние (в то время как значения Q и А зависят от процесса, приведшего к изменению состояния системы). При исследовании термодинамических свойств физической систем П. н. т. обычно применяется совместно со вторым началом термодинамики (См. Второе начало термодинамики).

Лит.: Леонтович М. А., Введение в термодинамику, 2 изд., М.— Л., 1952; Путилов К. А., Термодинамика, М., 1971.