Sabemos que a Termodinâmica estuda as relações entre o calor trocado ( Q ) e o trabalho realizado (T) numa transformação de um sistema quando esse interage com o meio exte rno. Assim, podemos dizer que a Primeira Lei da Termodinâmica é uma conservação da energia.
Vamos considerar um sistema formado por um ou mais corpos. Quando fornecemos para o sistema uma quantidade de energia Q, na forma de calor, essa energia pode ser usada de dois modos:
Primeiro: uma parte dessa energia pode ser utilizada para o sistema realizar um trabalho T, expandindo-se (T > 0) ou contraindo-se (T < 0).
Segundo: a outra parte da energia será absorvida pelo sistema, transformando-se em energia interna. Dito de outro modo: essa outra parte da energia é igual à variação da energia (ΔU) do sistema. Eventualmente pode acontecer ΔU = 0, isso significa que, nesse caso, todo o calor Q foi usado para realizar trabalho.
Assim temos: ΔU = Q – T
A equação acima traduz a Primeira Lei da Termodinâmica. Dessa forma, podemos dizer, novamente, que esta lei é um modo de expressar o Princípio da Conservação da Energia. É bom lembrarmos que esta lei é válida para qualquer sistema, mas temos que ficar atentos aos sinais de Q e T.
Em relação aos sinais, temos que verificar que se o gás se expande, ou seja, se aumenta seu volume, o trabalho realizado será positivo. Se o gás se comprime, ou seja, se diminui seu volume, o trabalho realizado será negativo. Dessa maneira, podemos enunciar:
Podemos fazer a mesma convenção para o calor. Quando o calor for recebido pelo sistema, ele será positivo. Quando o calor for retirado do sistema, será negativo.