Pirmais termodinamikas likums

Pirmais termodinamikas likums apgalvo, ka iekšējās enerģijas izmaiņas ir iespējamas tikai ārēju faktoru klātbūtnē. Citiem vārdiem sakot, ja sistēmai tiek paziņots zināms siltuma daudzums un tiek veikts darbs, tad šī ķermeņa darbība palielināsies.

Pirmais termodinamikas likums, kura definīcija ir enerģijas saglabāšanas likums, attiecas tikai uz sistēmām, kurām ir makroskopiskie izmēri. Tas ir pirmā zinātnes principa matemātiskā izpausme, kurā tiek pētītas sistēmas vispārējās īpašības. Tā ir termodinamika.

Sistēmas stāvokli var mainīt, izmantojot divus pilnīgi atšķirīgus veidus. Pirmais no tiem ir saistīts ar kustīgo apkārtējo ķermeņu darbību uz attālumiem, kas definēti kā makroskopiski. Ir iespējams arī strādāt objektu tiešā tuvumā virs sistēmas. Otra metode ietver siltumenerģijas nodošanu vai atdalīšanu. Šajā gadījumā apkārtējā ķermeņa sistēma nemainās tās atrašanās vietu.

Pirmais termodinamikas likums apgalvo, ka siltumenerģijas un darba sākotnējās un galīgās vērtības kalpo par procesa pazīmēm, kas notiek par attiecīgo vielu. Gadījumā, kad sistēma pabeidz noslēgtu ciklu, atgriežas sākotnējā stāvoklī, temperatūras efekta apjoms būs tāds pats kā darbs, ko organisms radīs.
Pirmais termodinamikas likums ļauj secināt, ka pastāv iekšējās enerģijas jēdziens. Tas ir raksturīgs sistēmas stāvoklim. Pastāv gadījumi, kad izolētas ķermeņa iekšējā enerģija paliek nemainīga. Šajā gadījumā siltuma apmaiņa notiek tikai starp sistēmām esošajām vielām. Tad siltuma lielums, kas plūst no dzesēšanas ķermeņiem, ir vienāds ar tā daudzumu, kas plūst uz sildāmām ķermeņiem. Tādējādi slēgtas sistēmas kopējā iekšējā enerģija nemainās. Šis stāvoklis atspoguļo siltuma bilanci.

Ja sistēmai tiek pārnests zināms enerģijas daudzums, ķermeņa iekšējā darbība tiek ņemta par pozitīvu vērtību, bet otrādi - kā negatīvu vērtību.

Pirmais termodinamikas ķīmijas likums attiecas arī uz studijām. Tiek uzskatīts, ka iekšējā enerģija tiek glabāta kinētiskajā stāvoklī. Tā izteiksme ir jonu, atomu un molekulu kustība. Turklāt sistēmas enerģija tiek glabāta starpkaru spēkiem un ķīmiskajām saitēm. Vielas aktivitātes absolūto vērtību nevar noteikt. Saistībā ar to tiek konstatēts, ka tās izmaiņas ir saistītas ar konkrētu procesu.

Pirmais ķīmijas termodinamikas likums uzskata, ka darbs ir jautājuma paplašināšanās. Tās darbība vērsta pret ārējo atmosfēras spiedienu. Šī darba pozitīvā vērtība nozīmē, ka sistēma palielina tās iekšējo enerģiju. Ar negatīvu vērtību rodas zaudējumi.

Darbs, kā arī siltums nepieder pie sistēmas īpašībām. Šie parametri palīdz raksturot vielas mijiedarbību ar vidi. Tādējādi darbs kvantitatīvi izpaužas molekulu kustības pārnesei, kas ir sakārtota, un siltums ir līdzvērtīgs haotiskajam pārvietojumam. Tas ir īpaši izteikts ķīmiskās reakcijās. Ja process nav ievadīts sākotnējā posmā vai tas jau ir pabeigts, nav iespējams apgalvot, ka darbā un siltumā pastāv sistēma. Ķīmiskās reakcijas laikā visi atomi tiek pārkārtoti. Šajā gadījumā dažas obligācijas tiek iznīcinātas, bet citas veido. Tā rezultātā sistēmas iekšējā stāvokļa un tās enerģijas izmaiņas. Šīs transformācijas izraisa siltuma aizplūšanu no vielas vidē.

Saskaņā ar pirmo termodinamikas likumu jebkura mehānisma darbību nodrošina noteiktā siltuma daudzumā, kas jāsaņem no ārpuses vai samazinot tās iekšējo enerģiju. Tādējādi daudzu izgudrotāju centieni, mēģinot veidot pastāvīgu kustības aparātu, sākotnēji tika nolemti par neveiksmi.