Содержание
Определение
Для понимания данного физического закона следует сначала разобраться в том, что такое энергия тел. В физике под этим термином подразумевается движение и взаимодействие частиц, из которых состоит тело, в ходе которого вырабатывается данная энергия. Когда вы разберетесь с этим важнейшим понятием теоретической физики, после этого сформулируйте первое начало термодинамики самостоятельно, выбрав наиболее удобное для вас определение данного явления. Известно, как можно изменить энергию тела с помощью его температуры. Поменять этот параметр любого физического тела можно двумя способами:- при совершении работы самим телом, или внешними силами, совершающими над ним определенные действия;
- при теплообмене, когда передача энергии осуществляется без совершения работы путем энергоотдачи одним телом другому.
Вот как формулируется первый закон термодинамики:
- энергия не появляется из ничего и никуда не пропадает, а только преобразуется из одного вида в другой;
- теплота, которую вырабатывает открытая система, используется в процессе совершаемой ей работой против воздействующих факторов внешней среды и изменения состояния внутренней энергии;
- когда внутренняя энергия открытой системы переходит из одного состояния в другое, происходящие изменения равны сумме количества выделенного тепла и выполненной работе, способ перехода не влияет на полученный результат;
- изменения внутренней энергии открытой термодинамической системы соответствуют результату, который получается при вычитании количества выработанной теплоты из результата совершенной работы, которая совершается системой в отношении внешних сил.
Формула
В математическом виде первое начало термодинамики описывается формулой ΔU = Q – A., в которой:- Q – количество выработанного системой тепла, которое используется для изменения внутренней энергии;
- U – внутренняя энергия тела;
- A – совершаемая телом против внешних сил работа.

Какие физические процессы описывает
Основной закон термодинамики позволяет понять, почему нельзя создать вечный двигатель, который был бы способен производить полезную работу без получения энергии извне и без внутренних изменений такого устройства. Для любой машины при совершении работы требуется тепло, полученное от других тел, или в результате изменения ее внутренней энергии. В качестве тела может выступать любое вещество в жидком, газообразном или твердом агрегатном состоянии. Обычно для расчетов используется понятие идеального одноатомного газа, а первый закон термодинамики, формулировка которого зависит от типа происходящего изопроцесса, может записываться разными формулами:- в изотермическом с воздействием постоянной температуры, в ходе которого количество газа не меняется, в внутренняя энергия остается постоянной величиной — Q= Aг, так как ΔU = 0;
- в изохорном, где сохраняется постоянный объем газа, что означает отсутствие выполняемой работы самим газом или над ним — ΔU= Q, так как Аг = 0;
- в изобарном, в котором при постоянном давлении газа меняется его температура и объем — ΔU= Q — Аг;
- адиабатном, где нет теплообмена идеального газа с окружающей средой, — ΔU= —Аг, так как Q = 0.
Где применяется
После того, как в 19 веке в теоретической физике появилось понятие внутренней энергии тела, эта наука вышла на новый уровень своего развития. В разделе термодинамика появились такие понятия, как?- термодинамическая система;
- энтропия;
- термодинамическое равновесие;
- энтальпия.