Modelem termodynamické soustavy nechť je pracovní válec s pohyblivým pístem, pod kterým je plyn. 1. věta termodynamiky (Claussiusova věta) pojednává o tom, že teplo Q dodané soustavě je rovno součtu změny vnitřní energie DU plynu a práce W, která byla vykonána na soustavě nebo práce, kterou vykonal plyn.
ad a) Konáním práce W a tepelnou výměnou Q daná soustava přijímá energii od okolních těles (stlačujeme pístem plyn v pracovním válci; zahříváme dno pracovního válce): W > 0; Q > 0.
ad b) Konáním práce a tepelnou výměnou daná soustava odevzdává energii okolním tělesům (plyn se v pracovním válci rozpíná a tlačí na píst; dnopracovního válce ohřívá vnější prostředí): W <0; Q < 0.
Vnitřní energie soustavy je energie, která závisí na termodynamickémstavu soustavy, nikoliv však na způsobu, jak tento stav v soustavě nastal.Jsou-li chemické a jaderné reakce zanedbatelné, pak můžeme definovatvnitřní energii U soustavy jako součet celkové kinetické energie UK tepelného pohybu částic a celkové potenciální energie UP částic jejich vzájemných interakcí v důsledku jejich vzájemné polohy:
Stav, kdy se stavové veličiny (teplota, tlak, objem, energie) soustavynemění, nazýváme rovnovážný stav (děje v soustavě sice probíhají, alerelativně pomalu, anebo je soustava v relativním klidu).
Změna vnitřní energieDU nastává v důsledku dějů v soustavě, kdy:
1. se koná práce,
2. nastává tepelná výměna,
3. dochází ke konání práce a tepelné výměně současně.
Diskuse:
je-li DU > 0 … vzniká přírůstek vnitřní energie,
je-li DU > 0 … vzniká úbytek vnitřní energie.
Elementární práci dW plynu vyhodnocujeme prostřednictvím tlaku p, tj. síly F působící na plochu pístu S po elementární dráze ds. Celkovou práci pak určíme jako integrál elementárních prací.
Graficky vyhodnocujeme práci plynu pomocí pV diagramu, vekterém je celková práce plynu W rovna obsahu plochyvymezené příslušným úsekemkřivky p = f(V), x-ovou osou (objemovou) a horní a dolní mezí počáteční a konečné hodnoty objemu plynu V.
>