I начало термодинамики.

Наиболее важными функциями состояния для характеристики системы являются внутренняя энергия , энтропия , энтальпия , свободная энергия .

Внутренняя энергия макросистемы  складывается:

- из кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул системы,

-   из потенциальной  энергии колебательного движения атомов в молекулах;

-   из потенциальной энергии взаимодействия между молекулами;

-   из внутримолекулярной энергии (энергии электронных оболочек атомов и внутриядерной энергии).

, где суммирование идет по всем частицам системы.

Энергия  поступательного движения системы как целого сюда не входит!

 является внутренним параметром.

Возможны два способа изменения внутренней энергии системы:

I.         Работа – способ передачи энергии, связанный с изменением внешних параметров. Договорились работу  считать положительной, если система совершает работу, отрицательной , если работа совершается над системой.

II.      Количество теплоты – способ передачи энергии без изменения внешних параметров. Договорились количество теплоты считать положительным , если теплота передается системе и отрицательной , если система отермодинамикиает энергию.

Отметим, что количество теплоты, а так же работа не являются характеристиками системы, это величины, которые характеризуют обмен системы с внешней средой. Это способы передачи энергии, они определяются процессом.

I начало ТЕРМОДИНАМИКИ обобщает закон сохранения энергии для ТЕРМОДИНАМИКИ процессов: количество теплоты, сообщаемое системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение системой работы.

,

 - где знак  - бесконечно малого приращения говорит о зависимости этого приращения от процесса.

Работа в случае отсутствия электрических и магнитных явлений сопровождается только расширением системы, которая находится под действием внешнего давления .

Элементарная работа газа при расширении .

В общем случае, работу при расширении можно найти, посчитав интеграл

Можно привести и другие формулировки I начала ТЕРМОДИНАМИКИ:

Внутренняя энергия системы является однозначной функцией ее состояния и изменяется только под действием внешних воздействий.

,                                  где      - теплота, сообщенная системе;

                                                                        - работа, совершенная над системой.

Следствие первого начала ТЕРМОДИНАМИКИ: невозможен вечный двигатель первого рода, в котором  работа, совершаемая системой больше количества теплоты, переданной системе,
т.к. если , то  !!!