Pirmasis termodinamikos dėsnis taip pat žinomas kaip energijos tvermės dėsnis. Jame teigiama, kad energijos negalima sunaikinti ar sukurti; jis yra išsaugotas visatoje ir turi kur nors atsidurti, net jei pakeis savo formas. Tai apima sistemos darbo, šilumos ir energijos tyrimą. Šilumos varikliai dažnai skatina aptarti pirmąjį termodinamikos dėsnį; tačiau jis laikomas vienu iš fundamentaliausių gamtos dėsnių.
Kai žmonės gilinasi į pirmojo termodinamikos dėsnio tyrimą, jie iš karto pradeda analizuoti ir skaičiuoti su dėsniu susijusią lygtį: ΔU = Q – W. Ši lygtis reiškia, kad sistemos vidinės energijos pokytis yra lygus šilumai. pridėta prie sistemos mažiau sistemos atlikto darbo. Alternatyviai kartais naudojama lygtis ΔU = Q + W. Vienintelis skirtumas yra tas, kad apskaičiuoja sistemoje atliktą darbą, o ne sistemos atliktą darbą. Kitaip tariant, darbas yra teigiamas, kai sistema veikia supančią sistemą, ir neigiamas, kai aplinka veikia sistemoje.
Studijuojant fiziką yra įprastas pavyzdys, kai uždaroje sistemoje dujos pridedamos šilumos. Pavyzdys tęsiamas išplečiant tas dujas, kad jos veiktų. Jį galima įsivaizduoti kaip stūmoklį, kuris stumia žemyn arba daro slėgį dujoms vidaus degimo variklyje. Taigi, darbą atlieka sistema. Alternatyviai, tiriant cheminius procesus ir reakcijas, būdinga tirti sąlygas, kuriose dirbama su sistema.
Standartinis pirmojo termodinamikos dėsnio skaičiavimo vienetas yra džauliai (J); tačiau daugelis žmonių, studijuojančių teisę, taip pat skaičiuoja pagal kalorijas arba Britanijos terminį vienetą (BTU). Kartais naudinga apskaičiuoti išsaugojimą naudojant tikrus skaičius, nes tai leidžia žmonėms pamatyti, kaip veikia įstatymas. Jei variklis aplinkui atlieka 4,000 J darbo, vidinė energija sumažėja 4,000 J. Jei dirbdamas jis taip pat išskiria 5,000 J šilumos, tai vidinė energija sumažėja papildomai 5,000 J. Dėl to vidinė energija sumažėja 9,000 J. sistemos energija iš viso sumažėja -XNUMX J.
Alternatyviu skaičiavimu, jei sistema atlieka 4,000 5,000 J darbą savo aplinkoje ir tada sugeria 5,000 4,000 J šilumos iš savo aplinkos, rezultatas yra kitoks. Tokiu atveju įeina 1,000 J energijos, o išeina XNUMX J energijos. Taigi bendra sistemos vidinė energija yra XNUMX J.
Galiausiai, neigiamą darbą arba darbą sistemoje, kurį atlieka aplinka, galima pavaizduoti atliekant skaičiavimus, susijusius su pirmuoju termodinamikos dėsniu. Pavyzdžiui, jei sistema sugeria 4,000 J, kai aplinka tuo pačiu metu atlieka 5,000 J arba dirba su sistema, bus matomas kitas rezultatas. Kadangi visos energijos teka į sistemą, bendra vidinė energija pašoka iki 9,000 J.