Termodynamikens första lag är också känd som lagen om energibevarande. Den säger att energi inte kan förstöras eller skapas; den är bevarad i universum och måste hamna någonstans, även om den ändrar form. Det involverar studier av systemarbete, värme och energi. Värmemotorer föranleder ofta en diskussion om termodynamikens första lag; men det anses vara en av de mest grundläggande naturlagarna.
När människor väl har fördjupat sig i studiet av termodynamikens första lag börjar de omedelbart analysera och beräkna ekvationen som är förknippad med lagen: ΔU = Q – W. Denna ekvation betyder att förändringen i systemets inre energi är lika med värmen läggs till systemet minus det arbete som gjorts av systemet. Som alternativ används ibland ekvationen ΔU = Q + W. Den enda skillnaden är att det beräknar det arbete som görs på systemet, istället för det arbete som görs av systemet. Med andra ord, arbete är positivt när systemet fungerar på det omgivande systemet och negativt när omgivningen fungerar på systemet.
När man studerar fysik finns det ett vanligt exempel som går ut på att tillföra värme till en gas i ett slutet system. Exemplet fortsätter med att expandera den gasen så att den fungerar. Det kan visualiseras som en kolv som trycker ner eller lägger tryck på gaser i en förbränningsmotor. Alltså utförs arbetet av systemet. I andra hand, när man studerar kemiska processer och reaktioner, är det typiskt att studera förhållanden där man arbetar med systemet.
Standardenheten för att beräkna termodynamikens första lag är Joule (J); Men många som studerar lagen gör också sina beräkningar i termer av kalorier eller British Thermal Unit (BTU). Det är ibland till hjälp att beräkna bevarande med faktiska siffror, eftersom det gör det möjligt för människor att se hur lagen fungerar. Om en motor utför 4,000 4,000 J arbete på sin omgivning, minskar den inre energin med 5,000 5,000 J. Om den även avger 9,000 XNUMX J värme medan den arbetar, minskar den inre energin med ytterligare XNUMX XNUMX J. Som ett resultat av detta minskar den inre energin. energin i systemet minskar med totalt -XNUMX XNUMX J.
I en alternativ beräkning, om ett system utför 4,000 5,000 J arbete på sin omgivning och sedan absorberar 5,000 4,000 J värme från sin omgivning, blir resultatet ett annat. I så fall är det 1,000 XNUMX J energi som går in och XNUMX XNUMX J energi går ut. Således är systemets totala interna energi XNUMX XNUMX J.
Slutligen kan negativt arbete eller arbete utfört på systemet av omgivningen exemplifieras genom beräkningar av termodynamikens första lag. Till exempel, om systemet absorberar 4,000 5,000 J när omgivningen samtidigt utför 9,000 XNUMX J eller arbetar på systemet, kommer ett annat resultat att ses. Eftersom alla energier flödar in i systemet, hoppar den totala inre energin upp till XNUMX XNUMX J.