Il primo principio della termodinamica (enunciato da Clausius) afferma l’impossibilità di creare e di distruggere energia, che può invece essere trasformata da una forma a un’altra.
Come conseguenza, un sistema può variare il proprio contenuto di energia solo attraverso scambi di calore e di lavoro con l’ambiente:
ΔU=Q-L
dove ΔU è la variazione di energia interna subita dal sistema durante la trasformazione; Q è la quantità di calore scambiata con l’ambiente (è positiva se passa dall’ambiente al sistema) e L il lavoro in gioco nella trasformazione (è positivo se compiuto dal sistema).
L’energia interna è una funzione di stato (si noti che Q ed L non lo sono, ma lo è la loro differenza). Se sono coinvolti dei gas e si lavora a pressione costante, il lavoro meccanico è dato dal prodotto della pressione per la variazione di volume.
L=P·(V2-V1).
A questo punto la termodinamica introduce un’altra funzione di stato, l’entalpia definita come
H=U+P·V.
L’entalpia (contenuto termico del sistema) è importante perché la sua variazione rappresenta il calore di reazione misurato a pressione costante. Poiché le reazioni chimiche avvengono generalmente a pressione costante, si considera il calore scambiato (calore di reazione) pari alla variazione di entalpia:
ΔH=Q.
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