1. Az. I.főtétel:
A test belső energiáját hőközléssel és munkavégzéssel lehet megváltoztatni.Ez azt jelenti, hogy pl hideg vasszegből vagy melegítéssel (hőközléssel), vagy dörzsöléssel
( munkavégzéssel) tudok meleg vasszeget csinálni.
Képlet formájában : DEb= Q+W ahol Q a közölt hő , W a végzett munka
Megjegyzések
- A hőtan első főtétele az energiamegmaradás törvényének egyik megfogalmazási módja.
- Ha a rendszer ( vizsgált test) belső energiája nő, rajta munkát végeznek, vele hőt közölnek, akkor + előjelet használunk, ellenkező esetben - előjel használandó. ( Pl előfordulhat gázoknál , hogy melegítik, de a belső energiája mégis csökken. Ez abban az esetben történik, ha a gáz a melegítése közben tágul is , térfogati munkát végez, és ez az általa végzett munka nagyobb értékű, mint a vele közölt hő.)
- DEb= Q+W -nél ha Q=0, akkor mechanikai kölcsönhatás eredményeként változik a test belső energiája. Ha W=0, tehát a testek csak érintkeznek egymással, látható elmozdulás nincs, termikus kölcsönhatásról beszélünk.
- A mechanikai energiamegmaradás törvénye csak abban az esetben érvényes, ha a súrlódástól eltekinthetünk. Súrlódás esetén ugyanis a mechanikai energia egy része a hőtan 1.főtételében megfogalmazottak szerint a rendszer belső energiáját növeli, úgymond hővé válik. Az energiamegmaradás törvénye viszont így is érvényes.
2. A II. főtétel:
Egyik megfogalmazási módja, hogy a természetben spontán módon a hőkiegyenlítődés irányában játszódnak le a folyamatok. Úgy is szoktak fogalmazni, hogy a hő önmagától a melegebb testről a hidegebbre „megy át”.
Megjegyzések:
- Az energiamegmaradás törvénye alapján elvileg a termikus kölcsönhatások úgy is lejátszódhatnának , hogy a hidegebb test hőt adna le, ezzel még hidegebb lenne , a melegebb ezt a hőt felvenné, így még melegebb lehetne. Ez a valóságban pont fordítva játszódik le, a termikus folyamatok a második főtételnek megfelelően a hőmérséklet-kiegyenlítődés irányában játszódhatnak csak le.
- A hűtőszekrényben vagy a klímaberendezésekben látszólag a 2.főtételnek ellentmondó folyamat tapasztalható. De ez csak látszólagos, ugyanis az itt folyó hőcsere csak külső energiaforrás ( elektromos energia) felhasználásával történhet meg, tehát itt nem spontán folyamatról van szó, a rendszer itt nem tekinthető zártnak.
- Az entrópia illetve az entrópia-változással is szokták jellemezni a folyamatok irányát. A 2.főtétel így úgy fogalmazható meg, hogy spontán (önmaguktól lezajló) folyamatok úgy játszódnak le, hogy a rendszer entrópiája növekszik. ( A jobb érthetőség miatt vegyünk egy példát. Egy gáztartályt válasszunk két részre úgy, hogy a kiindulási állapotban az egyik részben egyáltalán ne legyen gázrészecske. A két részt elválasztó lemezt eltávolítva, azt tapasztaljuk, hogy a gáz áramlani fog egy ideig az üres térrész felé, majd a rendelkezésre álló teret egyenletesen kitölti. Matematikailag bizonyítható, hogy ez az egyenletes térkitöltés a részecskék elhelyezkedésének legvalószínűbb állapota, így az entrópia ezzel kapcsolatos.
c. A III. főtétel (Nerst-tétele):
0 K-hez közeledve a kémiailag egységes anyagok entrópiája a nullához tart. Ennek a következménye, hogy az anyagok fajhői 0K –hez közeledve a nullához tartanak.
Következmények: