熱力学の第1法則

熱力学第一法則（ねつりきがくだいいちほうそく）は、熱力学におけるエネルギー保存則の表現であり、孤立系の総エネルギーが一定に保たれることを示す基本法則である。熱と仕事がエネルギーの異なる形態であり相互に変換可能であることを前提としている。

概要

力学的なエネルギー保存の法則を熱現象を含む系へと拡張したものであり、永久機関の不可能性を裏付ける根拠の一つともなっている。系に加えられた熱量と外部にする仕事の差が、その系の内部エネルギーの変化量に等しいという関係性を示す。

歴史的背景

19世紀中頃、ルドルフ・クラウジウスやヘルムホルツらによって、熱の仕事当量やエネルギー保存に関する研究が進められた。クラウジウスの1850年の論文をはじめとする研究によって、熱力学の体系が構築されていった。

数理的表現

系に外部から加えられる熱量を $Q$、系が外部にする仕事を $W$、系の内部エネルギーの変化を $\Delta U$ とするとき、基本関係式として表現される。エネルギーは自然界において無から生み出されることも、消滅することもなく、形態を変えて常に保存される。