Gāzei pievadītais siltuma daudzums \(Q\) var tikt patērēts divējadi:
1) mainot gāzes iekšējo enerģiju;
2) gāzei veicot izplēšanās darbu, piemēram, pārvietojot virzuli.
1) mainot gāzes iekšējo enerģiju;
2) gāzei veicot izplēšanās darbu, piemēram, pārvietojot virzuli.
Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu var uzrakstīt vienādojumu \(Q=ΔU+A\). Šīs vienādojums arī ir pirmais termodinamikas likums, ko var noformulēt šādi:
Siltumapmaiņas procesā gāzei pievadītais siltuma daudzums tiek patērēts gāzes iekšējās enerģijas palielināšanai un gāzes darba veikšanai.
Jāievēro:
-
Ja darbu veic ārējie spēki, saspiežot gāzi, gāzes darbs ir negatīvs: \(A < 0\) !
-
Ja siltums no gāzes tiek aizvadīts, tad siltuma daudzums Pirmā termodinamikas likuma izteiksmē ir negatīvs: \(Q < 0\) !
-
Ja gāzes temperatūra samazinās, samazinās arī gāzes iekšējā enerģija, tātad, iekšējās enerģijas izmaiņa ir negatīva: \(ΔU < 0\) !
Pirmo termodinamikas likumu varam pārrakstīt izvērstā formā:
No iegūtās izteiksmes var secināt, ka vienatoma gāzes gadījumā iekšējās enerģijas palielināšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir \(1,5\) reizes lielāks nekā darba veikšanai nepieciešamais siltuma daudzums.
Līdzīgi ir arī divatomu (\(5\) brīvības pakāpes) gāzēm:
.
Divatomu gāzes gadījumā iekšējās enerģijas palielināšanai nepieciešams \(2,5\) reizes lielāks siltuma daudzums nekā gāzes darba veikšanai.
Pirmais termodinamikas likums pēc būtības ir enerģijas nezūdamības likuma formulējums siltuma parādībām.
Pirmais termodinamikas likums pēc būtības ir enerģijas nezūdamības likuma formulējums siltuma parādībām.
Gāzes darbs un siltuma daudzums raksturo termodinamiskās sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas, kas notiek termodinamiskā procesa laikā.
Pirmā termodinamikas likuma pielietojums dažādiem termodinamiskajiem procesiem detalizētāk aplūkots nākamajā teorijas sadaļā.