Prvi zakon termodinamike i termodinamički procesi

Toplina koju dovodimo nekom sustavu iz okoline troši se na promjenu unutarnje energije \(\Delta U\;\) i obavljanje rada \(W\) - prvi zakon termodinamike.

Ako sustavu dovedemo toplinu \(Q\) i on obavi rad \(W\) tada je promjena unutarnje energije jednaka:

Općenito prvi zakon termodinamike zapisujemo:

Predznaci termodinamičkih veličina

Toplina koju dovodimo sustavu je pozitivnog predznaka (\(Q > 0 \)), a toplina koju sustav otpušta u okolinu je negativnog predznaka (\(Q < 0\)).

U slučaju širenja plina (termodinamičkog sustava) rad obavlja sami plin i taj je rad pozitivnog predznaka (\(W > 0 \)). Kada tlačimo plin vanjskom silom smanjujemo mu volumen i tada kažemo da vanjska sila vrši rad i vrijedi (\(W < 0 \)). Povećanje volumena (širenje) još nazivom ekspanzijom, a smanjenje volumena kompresijom.

Ako smo plinu u termodinamičkom procesu povećali unutarnju energiju vrijedi (\(\Delta U > 0 \)), a u slučaju smanjenja unutarnje energije (\(\Delta U < 0 \)).

Kod izotermne promjene ne mijenja se temperatura termodinamičkom sustavu pa i njegova unutarnja energija ima isti iznos, tj. vrijedi (\(\Delta U = 0 \)):

Pri izohornoj promjeni nema promjene volumena, a to znači da se ne obavlja rad nad plinom niti plin vrši rad, tj. (\(W = 0 \)):

Promjena pri kojoj nema izmjene topline između sustava i okoline (\(Q = 0 \)) naziva se adijabatskom promjenom: