The First Law is a statement of the la conservation de l'énergie. It posits that the change in a closed system’s internal energy ([latex]\Delta U[/latex]) is equal to the heat supplied to the system ([latex]Q[/latex]) minus the work done by the system on its surroundings ([latex]W[/latex]). The governing equation is [latex]\Delta U = Q – W[/latex]. This law links heat, work, and internal energy, establishing heat as a form of energy transfer.
La première loi de la thermodynamique généralisa le principe de conservation de l'énergie, déjà connu en mécanique, à la chaleur. Sa formulation marqua une avancée majeure en physique, car elle réfuta définitivement la théorie calorique dominante, qui considérait la chaleur comme un fluide sans poids. Les expériences de James Joule dans les années 1840, qui démontrèrent l'équivalent mécanique de la chaleur, furent cruciales pour établir la conversion mutuelle de la chaleur et du travail.
The law introduces internal energy ([latex]U[/latex]) as a state function, meaning its value depends only on the current state of the system, not on how it got there. In contrast, heat ([latex]Q[/latex]) and work ([latex]W[/latex]) are path-dependent process quantities. The law’s differential form is [latex]dU = \delta Q – \delta W[/latex]. For a cyclic process, where the system returns to its initial state, the change in internal energy is zero ([latex]\Delta U = 0[/latex]), so the net heat supplied equals the net work done. This principle is the basis for all heat engines. The law also implies the impossibility of a perpetual motion machine of the first kind—a machine that produces work without any energy input.
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