Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Aus expliki

Erster Hauptsatz der Thermodynamik, spezielle Form des Energieerhaltungssatzes in der Thermodynamik. Die Erkenntnis, dass die Wärmemenge eine Form der Energie ist, Arbeit und Wärmemenge ineinander umgewandelt werden könnne, mit fixem Umrechnungsfaktor, dem mechanischem Wärmeäquivalent.

Zwei Erfahrungssätze fließen in den ersten Hauptsatz ein: Die Unmöglichkeit ein Perpetuum Mobile zu konstruieren und die Universalität des mechanischen Wärmeäquivalents. Durch letzteres sind Arbeit A und Wärmemenge Q kommensurabel und der erste Hauptsatz sagt nun aus, dass die Innere Energie U, definiert durch dU = δA + δQ eine Zustandsgröße ist, d.h. bei Kreisprozessen unverändert bleibt. Kein, wie immer geartetes, System könne durch Schritte die es wieder in den Ausgangszustand führen, Arbeit an der Umgebung verrichten, oder Wärme abgeben, außer wenn Arbeit und Wärme sich gerade aufheben.

Die Grenzen der Umwandelbarkeit von Wärme in Arbeit werden durch den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik formuliert.

Der erste Hauptsatz ist ein Axiom der Klassischen Thermodynamik, in diesem Sinne beweist er nicht die Unmöglichkeit eines Perpetuums Mobiles, doch die Übereinstimmung der Beobachtungen mit den Vorhersagen der Thermodynamik ist weitere Evidenz gegen die Möglichkeit ein solches zu konstruieren.