熱力学の第一法則とは？
ねつりきがくのだいいちほうそく
「法則」の用語まとめを見るエネルギーは形を変えても総量は変わらないという、自然界の「エネルギー保存則」そのものです。
熱力学の第一法則とは、系（注目する物体や空間）のエネルギー変化は、外部から加えられた熱量と、外部からなされた仕事の合計に等しいという法則です。言い換えると、熱・仕事・内部エネルギーは相互に変換されるが、エネルギーの総量は変化しないという「エネルギー保存の法則」の熱力学的表現です。
- 系に熱を加えると、内部エネルギーが増加する、または外部に仕事をする
- 系が外部から仕事をされると、内部エネルギーが増加する
- 断熱（熱のやり取りなし）で外部から仕事をされると、温度が上昇する
歴史的には19世紀にジュール、マイヤー、ヘルムホルツらが独立して「熱は仕事に変換できる」ことを示し、エネルギー保存の概念が確立されました。この法則が成立すると、無から有限のエネルギーを取り出し続ける「第一種永久機関」は実現不可能と証明されます。
蒸気機関・内燃機関・冷蔵庫・エアコンなど、あらゆる熱機械の設計の根拠となっており、化学反応のエネルギー収支を扱う熱化学とも深く結びついています。
使い方・例文
自転車のブレーキをかけると摩擦で熱が発生しますが、これは運動エネルギーが熱エネルギーに変換されたものです。エネルギーは消えたのではなく、形が変わっただけで、第一法則どおり総量は保存されています。
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