1. Nội năng và công của khí lý tưởng
a. Nội năng của khí lý tưởng
Nội năng của khí lý tưởng chỉ bao gồm tổng động năng của chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí, nên nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của khí :
U = f(T)
b. Công thức tính công của khí lý tưởng
Khi dãn nở đẳng áp, khí đã thực hiện một công:
$ A’ = p.\Delta V = p(V2 – V1) $
Một cách khác, có thể nói khí nhận được một công : $– \Delta A = \Delta A’$
2. Áp dụng nguyên lý I cho các quá trình của khí lý tưởng
a. Quá trình đẳng tích (V = const)
$\Delta V = 0 \Rightarrow A = 0 \Rightarrow Q = \Delta U$
Vậy: trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ dùng để làm tăng nội năng của khí.
b. Quá trình đẳng áp (p = const)
$A = –A’ = – p(V_{2}– V_{1}) (với V_{2} > V_{1})$
A’ : công mà khí sinh ra
Do đó:
$Q = \Delta U + A’$
Vậy: Trong quá trình đẳng áp, một phần nhiệt lượng mà khí nhận được dùng để làm tăng nội năng của khí, phần còn lại chuyển thành công mà khí sinh ra.
c. Quá trình đẳng nhiệt (T = const)
$T = const \Rightarrow \Delta U = 0$
$\Delta Q = –A = A’$
Vậy : Trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết sang công mà khí sinh ra.
d. Chu trình
Chu trình là một quá trình mà trạng thái cuối của nó trùng với trạng thái đầu.
$\Delta U = 0$
$\Rightarrow \sum Q = \sum (–A) = \sum A’$
Tổng đại số nhiệt lượng mà hệ nhận được trong cả chu trình chuyển hết sang công mà hệ sinh ra trong chu trình đó.