Energia wewnętrzna i sformułowanie Pierwszego Prawa

Energia wewnętrzna układu jest sumą energii kinetycznej i potencjalnej wszystkich cząstek w układzie.

Energia ta może być zmieniana zarówno przez pracę, jak i ciepło.

Na przykład, gdy gaz w pojemniku z ruchomym tłokiem jest podgrzewany, ciepło przedostawa się do układu i zyskuje energię wewnętrzną. Ale po schładzeniu ciepło wypływa z układu i traci energię wewnętrzną.

Podobnie, przesuwanie tłoka w górę, gdzie wykonywana jest praca nad gazem, lub w dół, gdzie praca jest wykonywana przez gaz, również zmienia energię wewnętrzną układu.

Ta zależność między zmianą energii wewnętrznej, transferem ciepła a pracą wykonaną przez zmiany ciśnienia w objętości jest definiowana przez pierwsze prawo termodynamiki.

Dla dowolnego procesu energia wewnętrzna zależy tylko od stanu początkowego i końcowego układu i jest niezależna od ścieżki.

Dla procesów cyklicznych energia wewnętrzna pozostaje stała, ponieważ stan końcowy jest identyczny ze stanem początkowym.

Układy adiabatyczne zapobiegają przedostawaniu się ciepła lub odchodzeniu, a zmiana energii wewnętrznej jest równa pracy wykonanej nad systemem.