A primeira lei da termodin mica, tamb m conhecida como lei da conserva o da energia, afirma que a energia n o pode ser criada nem destru da em um sistema isolado; ela pode apenas ser transferida ou transformada. Esse princ pio estabelece que a energia total de um sistema isolado permanece constante. Em termos pr ticos, isso significa que a mudan a na energia interna de um sistema igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema. A energia interna abrange a energia total dentro de um sistema, incluindo a energia cin tica e potencial a n vel molecular. O calor a energia transferida entre sistemas devido a uma diferen a de temperatura, enquanto o trabalho a energia transferida quando uma for a aplicada sobre uma dist ncia, frequentemente relacionada a mudan as de volume em gases. A primeira lei fundamental para analisar a efici ncia de motores t rmicos, o desempenho de sistemas de refrigera o e aquecimento e para entender processos metab licos em sistemas biol gicos. Ela fornece uma base para compreender as transfer ncias e transforma es de energia em v rios processos f sicos, garantindo que a energia dentro de um sistema isolado seja sempre conservada.

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A primeira lei da termodin mica estabelece que a energia sempre conservada.

Enquanto na mec nica existe uma conserva o similar, restrita a sistemas n o dissipativos (por exemplo, excluindo o atrito), na termodin mica essa lei generalizada, considerando n o apenas o trabalho mec nico, mas tamb m o calor gerado ou absorvido pelo sistema.

Nesse sentido, a conserva o de energia postulada na termodin mica n o possui restri es e aplic vel a todos os sistemas, desde que sejam consideradas todas as trocas e convers es de energia poss veis.

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A primeira lei da termodin mica foi desenvolvida atrav s de v rios trabalhos [1,2], estabelecendo que a energia se conserva. Isso significa que o diferencial de energia interna ($dU$) sempre igual a o diferencial de calor impreciso ($\delta Q$) fornecida ao sistema (positivo) menos o diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) realizada pelo sistema (negativo).

Portanto, temos:

Enquanto o diferencial exato n o depende de como a varia o executada, o diferencial inexato depende. Quando nos referimos a um diferencial sem especificar que inexato, assume-se que exato.

[1] " ber die quantitative und qualitative Bestimmung der Kr fte" (Sobre a Determina o Quantitativa e Qualitativa das For as), Julius Robert von Mayer, Annalen der Chemie und Pharmacie, 1842

[2] " ber die Erhaltung der Kraft" (Sobre a Conserva o da For a), Hermann von Helmholtz, 1847

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Consideremos um g s em um cilindro onde um pist o pode se deslocar. Se o pist o for movido, poss vel reduzir o volume, comprimindo o g s. Para realizar essa compress o, necess ria uma energia que igual for a exercida pelo g s multiplicada pela dist ncia percorrida pelo pist o. Essa energia tamb m pode ser representada em fun o da press o, j que a press o definida pela for a e pela rea do pist o.

O trabalho pode ser realizado pelo sistema (compress o) ou pelo sistema sobre o meio externo (expans o).

Uma vez que la força mecânica ($F$) dividido por la seção ($S$) igual a la pressão ($p$):

e la variação de volume ($\Delta V$) com o distância percorrida ($dx$) igual a:

A equa o para o diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) pode ser expressa como:

Portanto, ela pode ser escrita como:

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Uma vez que o diferencial de energia interna ($dU$) est relacionado com o diferencial de calor impreciso ($\delta Q$) e o diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) da seguinte forma:

E sabido que o diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) est relacionado com la pressão ($p$) e la variação de volume ($\Delta V$) como segue:

Portanto, podemos concluir que:

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O diferencial de energia interna ($dU$) sempre igual quantidade de o diferencial de calor impreciso ($\delta Q$) fornecida ao sistema (positiva) menos a quantidade de o diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) realizada pelo sistema (negativa):

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La variação de trabalho ($\Delta W$) é definido como o produto de la força com massa constante ($F$) e la distância percorrida em um tempo ($\Delta s$):

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La pressão da coluna de água ($p$) calculado a partir de la força da coluna ($F$) e la altura da coluna líquida ($S$) da seguinte forma:

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Se tivermos um tubo com uma la seção de tubo ($S$) que se desloca uma dist ncia de o elemento de tubo ($\Delta s$) ao longo do seu eixo, tendo deslocado o elemento de volume ($\Delta V$), ent o igual a:

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O diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) igual a la pressão ($p$) multiplicado por la variação de volume ($\Delta V$):

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Com a primeira lei da termodin mica, pode ser expressa em termos de o diferencial de energia interna ($dU$), o diferencial de calor impreciso ($\delta Q$), la pressão ($p$) e la variação de volume ($\Delta V$) como:

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