Koncept količine toplote. Izračunavanje količine topline potrebne za zagrijavanje tijela ili koje ono oslobađa tijekom hlađenja

Unutarnja energija tijela može se mijenjati zbog rada vanjskih sila. Da bi se okarakterisala promena unutrašnje energije tokom prenosa toplote, uvodi se količina koja se naziva količina toplote i označava Q.

U međunarodnom sistemu, jedinica toplote, kao i rada i energije, je džul: = = = 1 J.

U praksi se ponekad koristi nesistemska jedinica za količinu toplote – kalorija. 1 cal. = 4,2 J.

Treba napomenuti da je termin „količina toplote“ nesrećan. Uvedena je u vrijeme kada se vjerovalo da tijela sadrže neku bestežinsku, neuhvatljivu tekućinu - kaloričnu. Proces razmjene topline navodno se sastoji u tome da kalorija, koja teče iz jednog tijela u drugo, nosi sa sobom određenu količinu topline. Sada, poznavajući osnove molekularno-kinetičke teorije strukture materije, razumijemo da u tijelima nema kalorija, mehanizam za promjenu unutrašnje energije tijela je drugačiji. Međutim, snaga tradicije je velika i mi i dalje koristimo termin koji je uveden na osnovu pogrešnih predstava o prirodi toplote. Istovremeno, razumijevajući prirodu prijenosa topline, ne treba potpuno zanemariti zablude o tome. Naprotiv, povlačenjem analogije između toka toplote i toka hipotetičke kalorične tečnosti, količine toplote i količine kalorija, prilikom rešavanja određenih klasa zadataka, moguće je vizualizovati procese koji se odvijaju i pravilno riješiti probleme. Na kraju su ispravne jednadžbe koje opisuju procese prijenosa topline nekada dobivene na osnovu pogrešnih predstava o kalorijama kao nosiocu topline.

Razmotrimo detaljnije procese koji mogu nastati kao rezultat izmjene topline.

Sipajte malo vode u epruvetu i zatvorite je čepom. Epruvetu okačimo na štap učvršćen u postolju i ispod nje postavimo otvoreni plamen. Epruveta prima određenu količinu toplote od plamena i temperatura tečnosti u njoj raste. Kako temperatura raste, unutrašnja energija tečnosti se povećava. Dolazi do intenzivnog procesa isparavanja. Pare tekućine koje se šire obavljaju mehanički rad kako bi gurnule čep iz epruvete.

Provedimo još jedan eksperiment s modelom topa napravljenim od komada mjedene cijevi, koji je montiran na kolica. S jedne strane cijev je čvrsto zatvorena ebonitnim čepom kroz koji je provučena igla. Žice su zalemljene na pin i cijev, a završavaju se stezaljkama na koje se može dovesti napon iz rasvjetne mreže. Model topa je dakle vrsta električnog kotla.

Sipajte malo vode u cijev topa i zatvorite cijev gumenim čepom. Povežimo pištolj na izvor napajanja. Električna struja koja prolazi kroz vodu ga zagrijava. Voda ključa, što dovodi do intenzivnog stvaranja pare. Pritisak vodene pare se povećava i, konačno, oni obavljaju posao guranja čepa iz cijevi pištolja.

Pištolj se zbog trzaja otkotrlja u smjeru suprotnom od izbacivanja čepa.

Oba iskustva spajaju sljedeće okolnosti. U procesu zagrijavanja tekućine na različite načine povećavala se temperatura tekućine i, shodno tome, njena unutrašnja energija. Da bi tečnost proključala i intenzivno isparavala, bilo je potrebno nastaviti sa zagrijavanjem.

Tečne pare su zbog svoje unutrašnje energije vršile mehanički rad.

Istražujemo ovisnost količine topline potrebne za zagrijavanje tijela o njegovoj masi, promjenama temperature i vrsti tvari. Za proučavanje ovih zavisnosti koristićemo vodu i ulje. (Za mjerenje temperature u eksperimentu koristi se električni termometar napravljen od termopara spojenog na zrcalni galvanometar. Jedan spoj termoelementa se spušta u posudu sa hladnom vodom kako bi se osigurala njegova konstantna temperatura. Drugi spoj termoelementa mjeri temperaturu tečnosti u studiji).

Iskustvo se sastoji od tri serije. U prvoj seriji, za konstantnu masu određene tekućine (u našem slučaju vode), proučava se ovisnost količine topline potrebne za njeno zagrijavanje o promjenama temperature. Količinu topline koju prima tekućina od grijača (električne peći) sudit ćemo po vremenu zagrijavanja, pod pretpostavkom da između njih postoji direktno proporcionalna veza. Da bi rezultat eksperimenta odgovarao ovoj pretpostavci, potrebno je osigurati stacionarni tok topline od električne peći do zagrijanog tijela. Da bi se to postiglo, električni štednjak je bio uključen unaprijed, tako da bi do početka eksperimenta temperatura njegove površine prestala da se mijenja. Kako bismo tečnost zagrejali ravnomernije tokom eksperimenta, mi ćemo je mešati pomoću samog termoelementa. Očitavanja termometra bilježit ćemo u pravilnim intervalima sve dok svjetlosna tačka ne dođe do ruba skale.

Zaključimo: postoji direktna proporcionalna veza između količine topline potrebne za zagrijavanje tijela i promjene njegove temperature.

U drugoj seriji eksperimenata ćemo uporediti količine topline potrebne za zagrijavanje identičnih tekućina različite mase kada se njihova temperatura promijeni za istu količinu.

Radi lakšeg poređenja dobijenih vrednosti, masa vode za drugi eksperiment će se uzeti da je dva puta manja nego u prvom eksperimentu.

Ponovo ćemo snimati očitanja termometra u redovnim intervalima.

Upoređujući rezultate prvog i drugog eksperimenta, mogu se izvući sljedeći zaključci.

U trećoj seriji eksperimenata ćemo uporediti količine topline potrebne za zagrijavanje jednakih masa različitih tekućina kada se njihova temperatura promijeni za isti iznos.

Ulje ćemo zagrijati na električnoj peći čija je masa jednaka masi vode u prvom eksperimentu. Očitavanja termometra bilježit ćemo u redovnim intervalima.

Rezultat eksperimenta potvrđuje zaključak da je količina topline potrebna za zagrijavanje tijela direktno proporcionalna promjeni njegove temperature i, osim toga, ukazuje na ovisnost ove količine topline o vrsti tvari.

Budući da je u eksperimentu korišteno ulje čija je gustina manja od gustine vode, a za zagrijavanje ulja na određenu temperaturu potrebno je manje topline nego za zagrijavanje vode, može se pretpostaviti da količina topline potrebna za zagrijavanje tijela ovisi o njegovoj gustina.

Da bismo testirali ovu pretpostavku, istovremeno ćemo zagrijati jednake mase vode, parafina i bakra na grijaču konstantne snage.

Nakon istog vremena temperatura bakra je približno 10 puta, a parafina približno 2 puta viša od temperature vode.

Ali bakar ima veću gustoću, a parafin nižu gustinu od vode.

Iskustvo pokazuje da veličina koja karakteriše brzinu promene temperature supstanci od kojih su napravljena tela koja učestvuju u razmeni toplote nije gustina. Ova veličina se naziva specifičnim toplinskim kapacitetom tvari i označava se slovom c.

Za upoređivanje specifičnih toplinskih kapaciteta različitih tvari koristi se poseban uređaj. Uređaj se sastoji od nosača u koje je pričvršćena tanka parafinska ploča i traka sa šipkama koje su provučene kroz nju. Na krajevima šipki pričvršćeni su aluminijski, čelični i mesingani cilindri jednake mase.

Zagrijmo cilindre na istu temperaturu tako što ćemo ih uroniti u posudu s vodom koja stoji na vrućoj peći. Vruće cilindre pričvršćujemo na police i oslobađamo ih od pričvršćivanja. Cilindri istovremeno dodiruju parafinsku ploču i, otapajući parafin, počinju tonuti u nju. Dubina uranjanja cilindara iste mase u parafinsku ploču, kada im se temperatura promijeni za istu količinu, pokazuje se različitom.

Iskustvo pokazuje da su specifični toplinski kapaciteti aluminija, čelika i mesinga različiti.

Izvođenjem odgovarajućih eksperimenata sa topljenjem čvrstih materija, isparavanjem tečnosti i sagorevanjem goriva, dobijamo sledeće kvantitativne zavisnosti.

Da bi se dobile jedinice specifičnih količina, one se moraju izraziti iz odgovarajućih formula i u rezultirajuće izraze zamijeniti jedinice topline - 1 J, mase - 1 kg, a za specifični toplinski kapacitet - 1 K.

Dobijamo sledeće jedinice: specifični toplotni kapacitet – 1 J/kg·K, ostale specifične toplote: 1 J/kg.

Unutrašnja energija tela zavisi od njegove temperature i spoljašnjih uslova - zapremine itd. Ako spoljni uslovi ostanu nepromenjeni, tj. zapremina i ostali parametri su konstantni, onda unutrašnja energija tela zavisi samo od njegove temperature.

Unutrašnju energiju tijela možete promijeniti ne samo zagrijavanjem u plamenu ili vršenjem mehaničkog rada na njemu (bez promjene položaja tijela, na primjer, rad trenja), već i dovođenjem u kontakt s drugim tijelo koje ima temperaturu različitu od temperature ovog tijela, odnosno putem prijenosa topline.

Količina unutrašnje energije koju tijelo dobije ili izgubi tokom prijenosa topline naziva se "količina topline". Količina toplote se obično označava slovom `Q`. Ako se unutrašnja energija tijela povećava tokom procesa prijenosa topline, tada se toplini dopisuje znak plus, a tijelu se kaže da je dobila toplinu `Q`. Kada se unutrašnja energija smanji tokom procesa prenosa toplote, toplota se smatra negativnom, i kaže se da je količina toplote `Q` uklonjena (ili uklonjena) iz tela.

Količina topline može se mjeriti u istim jedinicama u kojima se mjeri mehanička energija. U SI je `1` joule. Postoji još jedna jedinica za mjerenje topline - kalorija. Kalorija je količina topline potrebna za zagrijavanje `1` g vode za `1^@ bb"C"`. Odnos između ovih jedinica je uspostavio Joule: `1` cal `= 4,18` J. To znači da će se zbog rada `4,18` kJ temperatura od `1` kilograma vode povećati za `1` stepen.

Količina topline potrebna da se tijelo zagrije za `1^@ bb"C"` naziva se toplinski kapacitet tijela. Toplotni kapacitet tijela označen je slovom "C". Ako se telu da mala količina toplote `Delta Q`, a telesna temperatura se promeni u `Delta t` stepeni, tada

`Q=C*Deltat=C*(t_2 - t_1)=c*m*(t_2 - t_1)`.

(1.3)

Ako je tijelo okruženo ljuskom koja ne provodi dobro toplinu, tada će temperatura tijela, ako se prepusti samom sebi, ostati praktički konstantna dugo vremena. Takve idealne školjke, naravno, ne postoje u prirodi, ali je moguće stvoriti školjke koje su po svojim svojstvima bliske takvim.

Primjeri uključuju obloge svemirskih brodova i Dewarovih boca koje se koriste u fizici i tehnologiji. Dewar boca je stakleni ili metalni cilindar s dvostrukim zrcalnim stijenkama, između kojih se stvara visoki vakuum. Staklena boca kućne termosice je ujedno i Dewarova boca.

Oklop je izolacioni kalorimetar- uređaj koji vam omogućava mjerenje količine topline. Kalorimetar je veliko staklo tankih stijenki, postavljeno na komade plute unutar drugog velikog stakla tako da između stijenki ostane sloj zraka, a odozgo zatvoreno termoizolacijskim poklopcem.

Ako se dva ili više tijela koja imaju različite temperature dovedu u termički kontakt u kalorimetru i čekaju, tada će se nakon nekog vremena uspostaviti toplinska ravnoteža unutar kalorimetra. U procesu prelaska u toplotnu ravnotežu, neka tela će odavati toplotu (ukupna količina toplote `Q_(sf"pod")`), druga će primiti toplotu (ukupna količina toplote `Q_(sf"pod")`) . A kako kalorimetar i tijela koja se u njemu nalaze ne razmjenjuju toplinu sa okolnim prostorom, već samo jedno s drugim, možemo zapisati odnos, tzv. jednačina toplotnog bilansa:

U nizu termičkih procesa, tijelo može apsorbirati ili osloboditi toplinu bez promjene temperature. Takvi toplinski procesi nastaju kada se promijeni agregatno stanje neke supstance – topljenje, kristalizacija, isparavanje, kondenzacija i ključanje. Hajde da ukratko razmotrimo glavne karakteristike ovih procesa.

Topljenje- proces pretvaranja kristalne čvrste supstance u tečnost. Proces topljenja se odvija na konstantnoj temperaturi, dok se toplota apsorbuje.

Specifična toplota fuzije `lambda` jednaka je količini toplote koja je potrebna da se otopi `1` kg kristalne supstance uzete na njenoj tački topljenja. Količina toplote `Q_(sf"pl")` koja je potrebna za pretvaranje čvrstog tijela mase `m` na tački topljenja u tečno stanje jednaka je

Pošto tačka topljenja ostaje konstantna, količina toplote koja se prenosi telu ide na povećanje potencijalne energije interakcije između molekula, a kristalna rešetka se uništava.

Proces kristalizacija- Ovo je proces obrnut od procesa topljenja. Tokom kristalizacije, tečnost se pretvara u čvrstu supstancu i oslobađa se određena količina toplote, takođe određena formulom (1.5).

Isparavanje je proces pretvaranja tečnosti u paru. Isparavanje se dešava sa otvorene površine tečnosti. Tokom procesa isparavanja, iz tečnosti napuštaju najbrži molekuli, odnosno molekuli koji mogu da savladaju privlačne sile koje vrše molekuli tečnosti. Kao rezultat toga, ako je tečnost termički izolirana, hladi se tokom procesa isparavanja.

Specifična toplota isparavanja `L` jednaka je količini toplote koja je potrebna da se `1` kg tečnosti pretvori u paru. Količina toplote `Q_(sf"upotreba")` koja je potrebna da se tečnost mase `m` pretvori u stanje pare jednaka je

`Q_(sf"isp") =L*m`.

(1.6)

Kondenzacija- proces obrnut od procesa isparavanja. Kada dođe do kondenzacije, para se pretvara u tečnost. Ovo stvara toplotu. Količina topline koja se oslobađa prilikom kondenzacije pare određena je formulom (1.6).

Kipuće- proces u kome je pritisak zasićene pare tečnosti jednak atmosferskom pritisku, pa se isparavanje ne dešava samo sa površine, već po celoj zapremini (u tečnosti uvek postoje mehurići vazduha; pri ključanju pritisak pare u njima dostiže atmosferski pritisak, a mjehurići se dižu prema gore).

Kao što je poznato, tokom različitih mehaničkih procesa dolazi do promjene mehaničke energije. Mjera promjene mehaničke energije je rad sila primijenjenih na sistem:

Tokom razmene toplote dolazi do promene unutrašnje energije tela. Mera promene unutrašnje energije tokom prenosa toplote je količina toplote.

Količina toplote je mjera promjene unutrašnje energije koju tijelo primi (ili odustane) tokom procesa razmjene topline.

Dakle, i rad i količina toplote karakterišu promjenu energije, ali nisu identični energiji. Oni ne karakterišu stanje samog sistema, već određuju proces prelaska energije iz jedne vrste u drugu (s jednog tela na drugo) kada se stanje menja i značajno zavise od prirode procesa.

Glavna razlika između rada i količine toplote je u tome što rad karakteriše proces promene unutrašnje energije sistema, praćen transformacijom energije iz jedne vrste u drugu (iz mehaničke u unutrašnju). Količina topline karakterizira proces prijenosa unutrašnje energije s jednog tijela na drugo (od zagrijanijeg ka manje zagrijanom), koji nije praćen energetskim transformacijama.

Iskustvo pokazuje da se količina topline potrebna za zagrijavanje tijela mase m sa temperature na temperaturu izračunava po formuli

gdje je c specifični toplinski kapacitet tvari;

SI jedinica specifičnog toplotnog kapaciteta je džul po kilogramu Kelvina (J/(kg K)).

Specifična toplota c je numerički jednak količini toplote koja se mora preneti telu teškom 1 kg da bi se zagrejalo za 1 K.

Toplotni kapacitet tijelo je brojčano jednako količini topline koja je potrebna za promjenu tjelesne temperature za 1 K:

SI jedinica toplinskog kapaciteta tijela je džul po Kelvinu (J/K).

Za pretvaranje tekućine u paru na konstantnoj temperaturi potrebno je potrošiti određenu količinu topline

gdje je L specifična toplota isparavanja. Kada se para kondenzuje, oslobađa se ista količina toplote.

Da bi se rastopilo kristalno tijelo mase m na temperaturi topljenja, potrebno je tijelu prenijeti određenu količinu topline

gdje je specifična toplina fuzije. Kada tijelo kristalizira, oslobađa se ista količina topline.

Količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja goriva mase m,

gde je q specifična toplota sagorevanja.

SI jedinica za specifične toplote isparavanja, topljenja i sagorevanja je džul po kilogramu (J/kg).

U ovoj lekciji naučit ćemo kako izračunati količinu topline koja je potrebna za zagrijavanje tijela ili koju ono oslobađa pri hlađenju. Da bismo to učinili, rezimirati ćemo znanja koja su stečena u prethodnim lekcijama.

Osim toga, naučit ćemo, koristeći formulu za količinu topline, izraziti preostale količine iz ove formule i izračunati ih, znajući druge količine. Razmotrit će se i primjer zadatka sa rješenjem za izračunavanje količine topline.

Ova lekcija je posvećena izračunavanju količine toplote kada se telo zagreje ili oslobodi kada se ohladi.

Sposobnost izračunavanja potrebne količine topline je vrlo važna. Ovo može biti potrebno, na primjer, kada se izračuna količina topline koja se mora prenijeti vodi za zagrijavanje prostorije.

Rice. 1. Količina topline koja se mora predati vodi da bi se prostorija zagrijala

Ili da izračunate količinu topline koja se oslobađa kada se gorivo sagorijeva u različitim motorima:

Rice. 2. Količina topline koja se oslobađa kada se gorivo sagorijeva u motoru

Ovo znanje je također potrebno, na primjer, za određivanje količine topline koju Sunce oslobađa i pada na Zemlju:

Rice. 3. Količina toplote koju oslobađa Sunce i pada na Zemlju

Da biste izračunali količinu toplote, morate znati tri stvari (slika 4):

• tjelesna težina (koja se obično može mjeriti pomoću vage);
• temperaturna razlika za koju se tijelo mora zagrijati ili ohladiti (obično se mjeri termometrom);
• specifični toplotni kapacitet tela (koji se može odrediti iz tabele).

Rice. 4. Šta trebate znati da biste utvrdili

Formula po kojoj se izračunava količina topline izgleda ovako:

U ovoj formuli se pojavljuju sljedeće količine:

Količina toplote izmjerena u džulima (J);

Specifični toplinski kapacitet tvari mjeri se u ;

- temperaturna razlika, mjerena u stepenima Celzijusa ().

Razmotrimo problem izračunavanja količine topline.

Zadatak

Bakarna čaša mase grama sadrži vodu zapremine litar na temperaturi. Koliko topline treba prenijeti čaši vode da bi njena temperatura postala jednaka ?

Rice. 5. Ilustracija stanja problema

Prvo zapisujemo kratak uslov ( Dato) i pretvoriti sve količine u međunarodni sistem (SI).

Dato:	SI
Nađi:

Rješenje:

Prvo odredimo koje su nam druge količine potrebne da riješimo ovaj problem. Koristeći tabelu specifičnog toplotnog kapaciteta (tabela 1) nalazimo (specifični toplotni kapacitet bakra, pošto je staklo po uslovu bakar), (specifični toplotni kapacitet vode, pošto po uslovu ima vode u čaši). Osim toga, znamo da nam je za izračunavanje količine topline potrebna masa vode. Prema uslovu, dat nam je samo volumen. Dakle, iz tabele uzimamo gustinu vode: (Tabela 2).

Table 1. Specifični toplotni kapacitet nekih supstanci,

Table 2. Gustine nekih tečnosti

Sada imamo sve što nam je potrebno da riješimo ovaj problem.

Imajte na umu da će se konačna količina topline sastojati od zbira količine topline potrebne za zagrijavanje bakrenog stakla i količine topline potrebne za zagrijavanje vode u njemu:

Prvo izračunajmo količinu topline koja je potrebna za zagrijavanje bakrenog stakla:

Prije izračunavanja količine topline potrebne za zagrijavanje vode, izračunajmo masu vode pomoću formule koja nam je poznata iz 7. razreda:

Sada možemo izračunati:

Tada možemo izračunati:

Prisjetimo se šta znače kilodžul. Prefiks "kilo" znači .

odgovor:.

Za praktičnost rješavanja problema pronalaženja količine topline (tzv. direktni problemi) i veličina povezanih s ovim konceptom, možete koristiti sljedeću tabelu.

Potrebna količina	Oznaka	Jedinice	Osnovna formula	Formula za količinu
Količina toplote

Uz mehaničku energiju, svako tijelo (ili sistem) ima unutrašnju energiju. Unutrašnja energija je energija odmora. Sastoji se od termičkog haotičnog kretanja molekula koji čine tijelo, potencijalne energije njihovog međusobnog rasporeda, kinetičke i potencijalne energije elektrona u atomima, nukleona u jezgrama itd.

U termodinamici je važno znati ne apsolutnu vrijednost unutrašnje energije, već njenu promjenu.

U termodinamičkim procesima mijenja se samo kinetička energija pokretnih molekula (toplotna energija nije dovoljna za promjenu strukture atoma, a još manje jezgra). Stoga, u stvari pod unutrašnjom energijom u termodinamici mislimo na energiju termički haotičan molekularna kretanja.

Unutrašnja energija U jedan mol idealnog gasa je jednak:

dakle, unutrašnja energija zavisi samo od temperature. Unutrašnja energija U je funkcija stanja sistema, bez obzira na pozadinu.

Jasno je da u opštem slučaju termodinamički sistem može imati i unutrašnju i mehaničku energiju, a različiti sistemi mogu razmenjivati ​​te vrste energije.

Razmjena mehanička energija karakteriše savršeno rad A, i razmena unutrašnje energije – količina prenešene toplote Q.

Na primjer, zimi ste bacili vrući kamen u snijeg. Zbog rezerve potencijalne energije obavljen je mehanički rad na sabijanju snijega, a zbog rezerve unutrašnje energije snijeg je otopljen. Ako je kamen bio hladan, tj. Ako je temperatura kamena jednaka temperaturi medija, tada će se obavljati samo rad, ali neće doći do izmjene unutrašnje energije.

Dakle, rad i toplota nisu posebni oblici energije. Ne možemo govoriti o rezervi toplote ili rada. Ovo mjera prenesenog drugi sistem mehaničke ili unutrašnje energije. Možemo govoriti o rezervi ovih energija. Osim toga, mehanička energija se može pretvoriti u toplinsku energiju i obrnuto. Na primjer, ako čekićem udarite u nakovanj, onda će se nakon nekog vremena čekić i nakovanj zagrijati (ovo je primjer rasipanje energija).

Možemo dati još mnogo primjera transformacije jednog oblika energije u drugi.

Iskustvo pokazuje da u svim slučajevima, Transformacija mehaničke energije u toplotnu i obrnuto uvijek se događa u strogo ekvivalentnim količinama. Ovo je suština prvog zakona termodinamike, koji slijedi iz zakona održanja energije.

Količina toplote koja se prenosi telu ide za povećanje unutrašnje energije i za obavljanje rada na telu:

,

(4.1.1)

- To je ono prvi zakon termodinamike , ili zakon održanja energije u termodinamici.

Pravilo potpisa: ako se toplota prenosi iz okoline ovaj sistem, i ako sistem obavlja rad na okolnim tijelima, u ovom slučaju . Uzimajući u obzir pravilo predznaka, prvi zakon termodinamike može se zapisati kao:

U ovom izrazu U– funkcija stanja sistema; d U je njegov ukupni diferencijal, a δ Q i δ A oni nisu. U svakom stanju sistem ima određenu i samo ovu vrijednost unutrašnje energije, pa možemo napisati:

,

Važno je napomenuti da toplota Q i rad A zavisi od toga kako je ostvaren prijelaz iz stanja 1 u stanje 2 (izohorijski, adijabatski, itd.), i unutrašnje energije U ne zavisi. Istovremeno, ne može se reći da sistem ima specifičnu vrijednost toplote i rada za dato stanje.

Iz formule (4.1.2) proizilazi da se količina toplote izražava u istim jedinicama kao rad i energija, tj. u džulima (J).

Od posebnog značaja u termodinamici su kružni ili ciklični procesi u kojima se sistem, nakon što prođe kroz niz stanja, vraća u prvobitno stanje. Slika 4.1 prikazuje ciklički proces 1– A–2–b–1, dok je posao A obavljen.

Rice. 4.1

Jer U je onda funkcija stanja

(4.1.3)

To vrijedi za bilo koju državnu funkciju.

Ako onda prema prvom zakonu termodinamike, tj. Nemoguće je izgraditi periodično radni motor koji bi obavljao više posla od količine energije koja mu se prenosi izvana. Drugim riječima, vječni motor prve vrste je nemoguć. Ovo je jedna od formulacija prvog zakona termodinamike.

Treba napomenuti da prvi zakon termodinamike ne pokazuje u kom pravcu se odvijaju procesi promene stanja, što je jedan od njegovih nedostataka.