Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.

∆U = A + Q,   где

∆U – изменение внутренней энергии, Дж

А – работа, совершенная над газом (работа внешних сил), Дж

Q – количество теплоты, Дж

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами.

Q = ∆U + A´,    (1)

где  A´ - работа, совершенная газом

Если система изолирована, то над ней не совершается работа и она не обменивается теплотой с окружающими телами, т.е. A = 0 и Q = 0. Тогда I закон термодинамики примет вид:

∆U = 0

                                   U₂ – U₁ = 0,  следовательно

U₂ = U₁

Внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной.

Применение I закона термодинамики к изопроцессам

                       ∆U = 3/2    m/M        R∆T        (2)

А´ =  P · ∆V                 (3)

1. Изотермический процесс.

T = const, ∆Т = 0, из (2) следует, что ∆U = 0. Тогда формула (1) примет вид:

Q = A'

Все количество теплоты идет на совершение работы газом.

2. Изохорный процесс.

V- const, ∆V = 0 , из (3) следует, что A' = 0

Q = ∆U

Все количество теплоты идет на изменение внутренней энергии газа

3. Изобарный процесс.

P - пост., ∆Р = 0. 

Q = U + A'

Все количество теплоты идет на изменение внутренней энергии и на совершении работы газом при постоянном давлении.

4. Адиабатный процесс – это процесс в теплоизолированной системе, не происходит обмена теплотой с окружающими телами

Q = 0, => U = -A' => А

Изменение внутренней энергии происходит за счет совершения работы над газом.