Termodynamikkens 1. lov siger, at den indre energi i et isoleret system er konstant. Det følger, at energi skal tilføres eller afgives for at ændre et systems indre energi.
Den første lov for et lukket system Et lukket system så som en gas i en tæt beholder kan ikke udveksle materiale med omgivelserne, og den indre energi kan derfor kun ændres ved at varme eller køle gassen. Alternativt kan et arbejde foretages, hvilket vil sige, at gassen presses sammen eller udvider sig.
På differentialform kan dette udtrykkes som
hvor er den infinitesimale ændring i den indre energi er den tilførte varme er det påførte arbejde Her er og ineksakte differentialer, idet der skelnes mellem forskellige former for tilført energi. Derimod er er eksakt differentiale, da den indre energi ikke afhænger af, hvordan energien er tilført; den er vejuafhængig.
For en reversibel proces er den tilførte varme givet ved:
hvor er temperaturen, og er entropien. For en reversibel proces er arbejdet tilsvarende
hvis arbejdet er sammenpresning eller udvidelse. Her er tryk, mens er volumen. Ændringen i indre energi er derfor givet ved:
Ændringen i indre energi er her udelukkende givet ved hjælp af eksakte differentialer. Dette udtryk gælder derfor også for irreversible processer.
Andre former for reversibelt arbejde kan generelt skrives som:
hvor X er en generaliseret kraft, mens er en generaliseret forskydning. Fx kan en elastik have længden og blive strakt ved at påføre en spænding . Den første lov bliver da:
Ændringen i indre energi ved flere forskellige typer arbejde er altså:
Hvor summen er over alle former for arbejde.
Se også Termodynamikkens 0. lov Termodynamikkens 2. lov Termodynamikkens 3. lov
Kildehenvisninger
1. lov