Energía interna y formulación de la primera ley

La energía interna de un sistema es la suma de las energías cinética y potencial de todas las partículas dentro del sistema.

Esta energía puede alterarse tanto a través del trabajo como del calor.

Por ejemplo, cuando se calienta gas en un recipiente con pistón móvil, el calor fluye hacia el sistema y gana energía interna. Pero al enfriarse, el calor sale del sistema y pierde energía interna.

De manera similar, mover el pistón hacia arriba, donde se trabaja sobre el gas, o hacia abajo, donde el trabajo lo realiza el gas, también cambia la energía interna del sistema.

Esta relación entre el cambio en la energía interna, la transferencia de calor y el trabajo realizado debido a los cambios de presión-volumen está definida por la primera ley de la termodinámica.

Para cualquier proceso, la energía interna depende únicamente de los estados inicial y final del sistema y es independiente del camino.

Para procesos cíclicos, la energía interna permanece constante ya que el estado final es idéntico al inicial.

Los sistemas adiabáticos impiden que el calor entre o salga, siendo el cambio de energía interna igual al trabajo realizado en el sistema.