Primeira Lei da Termodinâmica

Considere uma lanterna do céu com uma vela. O calor da vela aumenta a energia interna das moléculas de ar dentro da lanterna, o que provoca a expansão do ar e infla a lanterna. Devido à expansão, o trabalho é feito pelas moléculas de ar na lanterna. A densidade do ar dentro da lanterna inflada é reduzida, o que cria sustentação.

Neste exemplo, a mudança na energia interna do sistema é igual à transferência líquida de calor para o sistema menos o trabalho líquido realizado pelo sistema. Esta equação é uma forma generalizada de conservação de energia conhecida como a primeira lei da termodinâmica.

Convencionalmente, Q é positivo ou negativo, dependendo se o calor é adicionado ao sistema ou removido do sistema. Além disso, W é positivo quando o trabalho é feito pelo sistema e negativo quando o trabalho é feito no sistema.

Para qualquer processo termodinâmico, a mudança na energia interna é independente do caminho e depende apenas dos estados de equilíbrio inicial e final do sistema. Assim, a energia interna é uma função de estado.