내적 에너지와 제1법칙의 공식화

시스템의 내부 에너지는 시스템 내 모든 입자의 운동 에너지와 위치 에너지의 합입니다.

이 에너지는 일과 열을 통해 모두 변화될 수 있습니다.

예를 들어, 이동식 피스톤이 있는 용기 내 가스가 가열되면 열이 시스템 안으로 흘러들어가 내부 에너지를 얻게 됩니다. 하지만 냉각되면 열이 시스템에서 빠져나가고 내부 에너지가 손실됩니다.

마찬가지로, 피스톤을 위로 움직이면 가스에 일이 일어나고, 아래로 움직이면 가스가 일하는 곳도 시스템의 내부 에너지를 변화시킵니다.

내부 에너지 변화, 열 전달, 압력-부피 변화에 의한 일의 이 관계는 열역학 제1법칙에 의해 정의됩니다.

어떤 과정에서든 내부 에너지는 시스템의 초기 상태와 최종 상태에만 의존하며 경로에 독립적입니다.

순환 과정의 경우, 최종 상태가 초기 상태와 동일하므로 내부 에너지는 일정하게 유지됩니다.

단열 시스템은 열이 들어오거나 나가는 것을 막으며, 내부 에너지 변화는 시스템에 가해지는 일과 같습니다.