Termodynamiikan ensimmäinen laki
Termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan energiaa ei voi luoda eikä tuhota, mutta sitä voi muuttaa. Tämä laki muodostaa perustan energian säilymisperiaatteelle. Tämä tarkoittaa, että kaikki, mikä käyttää energiaa, muuttaa energiaa yhdestä energiamuodosta toiseen. Esimerkiksi kuntoilu muuttaa energian ruoasta liike-energiaksi (liike-energiaksi). Energiaa ei voi luoda eikä se koskaan häviä. Lukuun ottamatta ikuista liikettä, joka on edelleen mysteeri. Energia vain muuttaa muotoaan. Ihmiset voivat käyttää muutoksia hyödyllisen työn tekemiseen. Esimerkkejä energian muodoista klassisessa mekaniikassa ovat lämpö, valo, liike-energia tai potentiaalienergia. Nykyaikaisessa fysiikassa katsotaan kuitenkin, että energiaa on vain kahta tyyppiä - massaa ja liike-energiaa, vaikka tämä ei ehkä auta niitä, jotka eivät tunne monimutkaisempaa fysiikkaa.
Laki tarkoittaa, että maailmankaikkeuden kokonaisenergia on vakio. Energiaa voidaan kuitenkin siirtää maailmankaikkeuden yhdestä osasta toiseen.
Yleisin tutkijoiden käyttämä termodynamiikan ensimmäisen lain sanamuoto on:
Historia
James Prescott Joule oli ensimmäinen henkilö, joka havaitsi kokeellisesti, että lämpö ja työ ovat muunnettavissa.
Ensimmäisen selkeän lausuman termodynamiikan ensimmäisestä laista antoi Rudolf Clausius vuonna 1850: "On olemassa tilafunktio E, jota kutsutaan 'energiaksi' ja jonka differentiaali on yhtä suuri kuin adiabaattisen prosessin aikana ympäristön kanssa vaihdettu työ."
Termodynamiikka ja tekniikka
Termodynamiikassa ja insinööritieteissä on luonnollista ajatella järjestelmää lämpövoimakoneena, joka tekee työtä ympäristöönsä, ja todeta, että lämmittämällä lisätty kokonaisenergia on yhtä suuri kuin sisäisen energian lisäyksen ja järjestelmän tekemän työn summa. Näin ollen δ W {\displaystyle \delta W} 
on se energiamäärä, jonka systeemi menettää järjestelmän ympäristöönsä tekemän työn vuoksi. Termodynaamisensyklin sen osan aikana, jolloin moottori tekee työtä, δ W {\displaystyle \delta W} on positiivinen, mutta syklin aikana on aina osa, jolloin δ W {\displaystyle \delta W} on negatiivinen, esim. kun työkaasua puristetaan. Kun δ W {\displaystyle \delta W} edustaa järjestelmän tekemää työtä, ensimmäinen laki kirjoitetaan:
d U = δ Q - δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W\,} 
Ihmiset ovat eri mieltä siitä, onko energia positiivinen vai negatiivinen luku. Eli δ Q {\displaystyle \delta Q} 
on lämpövirta ulos järjestelmästä ja δ W {\displaystyle \delta W} on työ järjestelmään:
d U = - δ Q + δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=-\delta Q+\delta W\,} 
Tämän epäselvyyden vuoksi on erittäin tärkeää, että kaikissa ensimmäisen lain käsittelyssä vahvistetaan nimenomaisesti käytetty merkkikäytäntö.
dU = sisäisen energian muutos
Q = lämpö
W = työ
Aiheeseen liittyvät sivut
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on termodynamiikan ensimmäinen laki?
A: Termodynamiikan ensimmäinen laki on, että energiaa ei voi luoda eikä tuhota; se voi vain muuttua muodosta toiseen.
K: Mikä on energian säilymisperiaate?
V: Energian säilymisperiaate tarkoittaa, että kaikki, mikä käyttää energiaa, muuttaa energiaa yhdestä energiamuodosta toiseen.
K: Voiko ikiliikkujaa koskaan olla olemassa?
V: Ei, ikiliikkujia ei voisi koskaan olla olemassa, koska se rikkoisi fysiikan peruslakia, jonka mukaan energiaa ei voi luoda eikä tuhota.
K: Mitkä ovat esimerkkejä klassisen mekaniikan energiamuodoista?
V: Esimerkkejä klassisen mekaniikan energiamuodoista ovat lämpö, valo, kineettinen (liike-) tai potentiaalienergia.
K: Kuinka monta energiamuotoa on olemassa modernissa fysiikassa?
V: Nykyaikaisessa fysiikassa katsotaan, että on vain kaksi energiamuotoa - massa ja liike-energia, vaikka tämä ei ehkä auta niitä, jotka eivät tunne monimutkaisempaa fysiikkaa.
K: Onko maailmankaikkeuden kokonaisenergia vakio?
V: Kyllä, maailmankaikkeuden (tai minkä tahansa suljetun järjestelmän) kokonaisenergia on vakio. Energiaa voidaan kuitenkin siirtää maailmankaikkeuden yhdestä osasta toiseen.
K: Mikä on tutkijoiden käyttämä termodynamiikan ensimmäisen lain yleisin sanamuoto?
V: Tutkijoiden käyttämä termodynamiikan ensimmäisen lain yleisin sanamuoto on, että energiaa ei voi luoda eikä tuhota; sitä voidaan vain siirtää tai muuntaa muodosta toiseen.
