La première loi de la thermodynamique, aussi appelée par extension, la loi de conservation de l'énergie, est une hypothèse fondamentale de la théorie de la thermodynamique.
La première loi de la thermodynamique est une formulation du principe de la conservation de l'énergie et stipule que:
"L'énergie interne d'un système thermodynamique isolé est constante."
Un univers thermodynamique, constitué du système et de son environnement, est un système isolé. L'énergie n'est pas créée ou détruite, mais elle est transformée d'une forme à l'autre: l'énergie peut être transférée par l'échange de chaleur (énergie thermique) et de travail.
Dans le plus général et simple, peut être décrit la première loi de la thermodynamique en disant qu'il ya une fonction des coordonnées thermodynamiques d'un système, appelé Variations U. énergie interne de cette énergie génèrent des échanges d'énergie avec le système environnement qui l'entoure. Ce processus caractérise les transformations thermodynamiques entre deux états d'équilibre du système, selon lesquels l'énergie interne est une fonction de l'état. Lors d'une transformation, l'énergie est fournie au système par le travail mécanique et l'échange de chaleur. Cette énergie reste stockée sous forme d'énergie interne et peut ensuite être réutilisée.
La première loi de la thermodynamique et des moteurs thermiques
La première loi de la thermodynamique est importante pour le calcul du cycle théorique d'un moteur thermique, qu'il s'agisse du cycle Otto ou du cycle diesel. Depuis cette première loi établit une relation entre la chaleur et le travail généré lors de la combustion du carburant.
Pour améliorer la performance d'un moteur endothermique, nous nous intéressons à l'énergie interne devenant un travail. Ce travail consiste à obtenir de l'énergie mécanique, ce que nous allons utiliser dans le moteur. D'autre part, l'énergie interne qui est convertie en énergie thermique se dissipera et sera donc perdue.
Description de la première loi de la thermodynamique
Étant donné deux états A et B, la variation de l'énergie interne & Delta; U = U (B) - U (A) est égale à la différence de la chaleur absorbée Q = Q (A → B) et du travail achevé W = W (A → B) du système pendant la transformation:
ΔU = Q - W
La chaleur et le travail sont la propriété des transformations et non des états. Dans les transformations particulières, l'échange de chaleur peut être prédominant, tandis que dans d'autres transformations, le travail prédomine. Si les états de sortie et d'arrivée sont les mêmes, dans les différentes transformations, l'échange total Q - W est le même.
La première loi de la thermodynamique souligne l'existence d'un mécanisme d'échange d'énergie, qui ne peut être exprimé comme un travail mécanique macroscopique: c'est le nom de la chaleur.
L'équivalence entre le travail et la chaleur a été démontrée par Joule à travers une série d'expériences au milieu du dix-neuvième siècle. Schématiquement, les différentes expériences visaient à atteindre une augmentation de la température d'une certaine quantité d'eau avec différents processus. Dans l'un de ceux-ci, l'énergie mécanique est transférée au système par une chute de poids. Le poids est couplé mécaniquement à un haut axe vertical au moyen d'un enveloppement de câble en haut, tandis que dans le fond il y a des lames disposées dans un motif radial, avec son parallèle à l'axe des plans de rotation de l'arbre. Les lames sont immergées dans un liquide contenu dans un récipient adiabatique. Résultat d'une expérience augmente la température du liquide ou de l'énergie interne U. Cela montre que l'énergie potentielle du poids, de tomber dans le liquide de freinage qui oppose sa variation de silence, par l'intermédiaire rotation des aubes, déplacée en grande partie vers le liquide de frein en augmentant la température, et en développant un travail thermique.
La première loi de la thermodynamique est équivalente à l'impossibilité du mouvement perpétuel de la première espèce.
Dans une transformation presque statique et réversible, il est utile de considérer les transformations thermodynamiques dans lesquelles les variables d'état changent en quantités infinitésimales.
