Энергия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах может переходить из одной формы в другую, но по своей величине она остается постоянной.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Во всех окружающих человека физических системах постоянно происходят различные энергетические преобразования. Например, потенциальная энергия груза, поднятого на высоту, при его движении вниз под действием силы тяжести превращается в кинетическую. Термическая энергия пара в турбине превращается в механическую энергию вращения ротора. Атомная энергия в ядерных реакторах превращается в термическую энергию теплоносителя......

Несмотря на многообразие энергетических преобразований общим для них является подчинение всеобщему принципу сохранения энергии, сформулированному в 1749 году М.В. Ломоносовым:

Энергия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах может переходить из одной формы в другую, но по своей величине она остается постоянной.

Главным положением этого закона является тот факт, что энергия, являясь мерой движения материи, не появляется из ничего и не исчезает в никуда. Она лишь может переходить из одной формы в другую или передаваться от одного тела к другому. Сумма всех видов энергии в изолированной системе тел остается неизменной.

Первый закон термодинамики является формой выражения общего принципа сохранения энергии в условиях термодинамической системы. Его математическим выражением является уравнение энергобаланса.

Любая термодинамическая система всегда обладает некоторым запасом энергии E, который в условиях изолированной системы всегда остается постоянным. Изменение этого количества энергии может произойти только в результате взаимодействия т.д.с. с другими внешними системами (т.е. для изменения энергии системы последняя должна быть не изолированной, а закрытой или открытой). Как уже отмечалось, взаимодействие т.д.с. с окружающими системами может осуществляться двумя способами: совершение механической работы L или передача некоторого количества теплоты Q. Таким образом, можно дать базисную формулировку первого закона термодинамики:

                                     D E = E₂ - E₁ = Q - L                                             (2.1)

Изменение энергии термодинамической системы равно разности принимаемого из вне тепла и работы, которую т.д.с. совершает над окружающими ее телами и системами.

Из базисной формулировки первого закона термодинамики следует, что для того, чтобы термодинамическая система могла совершать работу неограниченно долгое время (L= D E+Q) необходимо постоянно подводить в нее энергию в виде теплоты из внешней среды.  

Поэтому, первый закон термодинамики можно еще трактовать как невозможность создания вечного двигателя первого рода, т.е. машины, способной выполнять работу неограниченно долгое время без потребления энергии из вне.

Из методических соображений все термодинамические системы подразделены на закрытые (через границы которых передается теплота и работа, а масса рабочего тела нет) и открытые (через их границы передается и теплота, и работа, и масса рабочего тела). Для каждой из этих групп систем существуют свои понятия энергии и работы. Поэтому уравнения энергетического баланс для таких термодинамических систем будет записываться по разному, и будут существовать две формулировки первого закона термодинамики: в условиях закрытой и открытой систем.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Во всех окружающих человека физических системах постоянно происходят различные энергетические преобразования. Например, потенциальная энергия груза, поднятого на высоту, при его движении вниз под действием силы тяжести превращается в кинетическую. Термическая энергия пара в турбине превращается в механическую энергию вращения ротора. Атомная энергия в ядерных реакторах превращается в термическую энергию теплоносителя......

Несмотря на многообразие энергетических преобразований общим для них является подчинение всеобщему принципу сохранения энергии, сформулированному в 1749 году М.В. Ломоносовым:

Энергия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах может переходить из одной формы в другую, но по своей величине она остается постоянной.

Главным положением этого закона является тот факт, что энергия, являясь мерой движения материи, не появляется из ничего и не исчезает в никуда. Она лишь может переходить из одной формы в другую или передаваться от одного тела к другому. Сумма всех видов энергии в изолированной системе тел остается неизменной.

Первый закон термодинамики является формой выражения общего принципа сохранения энергии в условиях термодинамической системы. Его математическим выражением является уравнение энергобаланса.

Любая термодинамическая система всегда обладает некоторым запасом энергии E, который в условиях изолированной системы всегда остается постоянным. Изменение этого количества энергии может произойти только в результате взаимодействия т.д.с. с другими внешними системами (т.е. для изменения энергии системы последняя должна быть не изолированной, а закрытой или открытой). Как уже отмечалось, взаимодействие т.д.с. с окружающими системами может осуществляться двумя способами: совершение механической работы L или передача некоторого количества теплоты Q. Таким образом, можно дать базисную формулировку первого закона термодинамики:

                                     D E = E₂ - E₁ = Q - L                                             (2.1)