A primeira lei da termodinâmica nada mais é que o princípio da conservação de energia e, apesar de ser estudado para os gases, pode ser aplicado em quaisquer processos em que a energia de um sistema é trocado com o meio externo na forma de calor e trabalho.
Quando fornecemos a um sistema certa quantidade de energia Q, esta energia pode ser usada de duas maneiras:
1. Uma parte da energia pode ser usada para o sistema realizar um trabalho (t), expandindo-se ou contraindo-se, ou também pode acontecer de o sistema não alterar seu volume (t = 0);
2. A outra parte pode ser absorvida pelo sistema, virando energia interna, ou seja, essa outra parte de energia é igual à variação de energia (ΔU) do sistema. Se a variação de energia for zero (ΔU = 0) o sistema utilizou toda a energia em forma de trabalho.
ΔU= Q - t
Assim temos enunciada a primeira lei da termodinâmica: a variação de energia interna ΔU de um sistema é igual a diferença entre o calor Q trocado com o meio externo e o trabalho t por ele realizado durante uma transformação.
Aplicando a lei de conservação da energia, temos:
ΔU= Q - t à Q = ΔU + t
* Q à Quantidade de calor trocado com o meio: Q > 0 à o sistema recebe calor; Q < 0 à o sistema perde calor.
* ΔU à Variação da energia interna do gás: ΔU > 0 à a energia interna aumenta, portanto, sua temperatura aumenta; ΔU < 0 à a energia interna diminui, portanto, sua temperatura diminui.
* t à Energia que o gás troca com o meio sob a forma de trabalho: t > 0 à o gás fornece energia ao meio, portanto, o volume aumenta; t < 0 à o gás recebe energia do meio, portanto, o volume diminui.