Внутренняя энергия системы может изменяться в результате различных процессов: совершения над системой работы (при сжимании газа его температура повышается, следовательно, изменяется внутренняя энергия), сообщения системе количества теплоты (энергия передается системе в процессе теплообмена).

При взаимодействии тел происходит переход энергии из одного вида в другой, а также обмен механической и внутренней энергией. При нагревании газа под поршнем энергия теплового движения молекул переходит в механическую энергию движения поршня. При соприкосновении тел передается их внутренняя энергия, энергия теплового движения молекул. При этих превращениях соблюдается закон сохранения и превращения энергии, получивший название первого начала термодинамики:



количество теплоты ΔQ, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии ΔU и на совершение системой работы A.

Количество теплоты ΔQ считается положительным, если тепло передается из окружающей среды данной системе, механическая работа A считается положительной, если система производит работу над окружающими телами.

Первое начало термодинамики в дифференциальной форме:



где δQ - бесконечно малое количество теплоты (не является полным дифференциалом), dU - бесконечно малое изменение внутренней энергии системы (полный дифференциал), δA - элементарная работа (не является полным дифференциалом).

Согласно (48), единицы измерения количества теплоты в СИ: [Q]=Дж .

Удельная теплоемкость вещества – величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:



Молярная теплоемкость - величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 К:



В системе СИ: [c]=Дж/кг·К, [C]=Дж/моль·К.

Связь удельной и молярной теплоемкости:



где M - молярная масса вещества.