Redigerer Termodynamikkens første hovedsetning (avsnitt)

==Termodynamisk arbeid==

Energi i form av varme ''Q&thinsp;'' kan tilføres systemet når det kommer i kontakt med det annet system som har en annen temperatur. Derimot er energien som det mottar eller avgir i form av arbeid ''W'', uavhengig av en slik temperaturforskjell med omgivelsene. Det klassiske bildet på et utført arbeid er den energien som går med til å heve en [[masse]] en viss høyde mot [[tyngdekraft]]en.<ref name = Holton/>

I en [[dampmaskin]] skapes et slikt arbeid ved at oppvarmet [[vanndamp]] presser på et stempel som holder den på plass i et volum ''V''. Hvis tverrsnittet til  stempelet har et areal ''A'', vil det bli utsatt for en kraft {{nowrap|''F'' {{=}} ''PA&thinsp;''}} fra [[trykk]]et ''P&thinsp;'' i dampen. Stempelet vil dermed bevege seg et lite stykke &Delta;''x'' langs ''x''-aksen, noe som tilsvarer at det har utført arbeidet {{nowrap|&Delta;''W'' {{=}} ''F''&Delta;''x''.}} Dette kan nå skrives som

: <math> \Delta W = P\Delta V </math>

hvor {{nowrap|&Delta;''V'' {{=}} ''A''&Delta;''x&thinsp;''}} er forandringen av volumet til gassen.

På lignende måte kan noen systemer bli holdt sammen ved en [[overflatespenning]] ''&sigma;''. Utvides arealet ''A&thinsp;'' til overflaten med &Delta;''A'', vil systemet da måtte utføre et arbeid &Delta;''W'' = - ''&sigma;''&Delta;''A''. Spenningen er definert slik at arbeidet er positivt når overflaten blir litt mindre, det vil si når systemet trekker seg sammen.<ref name = Castellan>G.W. Castellan, ''Physical Chemistry'', Addison-Wesley Publishing Company, New York (1971). ISBN 0-20-110386-9.</ref>

{{Konjugerte variabler (termodynamikk)}}
Systemet kan også ufføre et [[kjemi]]sk arbeid hvis det kan utveksle materie eller partikler med omgivelsene. Dette er beskrevet ved det [[kjemisk potensial|kjemiske potensialet]] ''&mu;''. Ved [[termodynamisk likevekt]] har det samme verdi både i systemet og omgivelsene. Hvis det blir overført et lite antall partikler &Delta;''N&thinsp;'' fra systemet til omgivelsene, vil da arbeidet

: <math> \Delta W =  - \mu\Delta N </math>

bli utført. På samme måte som for andre termodynamiske arbeid, består dette kjemiske arbeidet av et produkt mellom en [[Intensive og ekstensive egenskaper|intensiv]] variabel ''&mu;&thinsp;'' og en [[Intensive og ekstensive egenskaper|ekstensiv]] variabel &Delta;''N''. De sies å være '''konjugerte variable'''.

Når systemet inneholder elektriske [[elektrisk ladning|ladninger]] og [[elektrisk strøm|strømmer]], kan det også koble til omgivelsene gjennom [[elektrisk felt|elektriske]] eller [[magnetfelt|magnetiske]] felt. Hvis &Phi;&thinsp; er den elektriske [[elektrisk potensial|potensialforskjellen]] mellom systemet og omgivelsene, vil en overføring av &Delta;''Q<sub>el</sub>&thinsp;'' ladning bety et utført arbeid {{nowrap|&Delta;''W'' {{=}} &Phi;&Delta;''Q<sub>el</sub>''.}} Når dette skjer ved utveksling av elektrisk ladete partikler, kan det beskrives som et kjemisk arbeid hvor det kjemiske potensialet ''&mu;&thinsp;'' får et tillegg proporsjonalt med det elektriske potensialet.<ref name = Castellan/>

Tilsvarende må et [[magnetfelt]] ''B&thinsp;'' utføre et arbeid ''B''&Delta;''M&thinsp;'' på et system med [[magnetisering]] ''M&thinsp;'' for å forandre denne med &Delta;''M''. Det følger fra den magnetiske [[Magnetfelt#Magnetisk energi|vekselvirkningsenergien]] mellom systemet og omgivelsene. Arbeidet som systemet utfører ved en slik forandring, er derfor

: <math>  \Delta W =  - B \Delta M </math>

Dette magnetiske arbeidet kan i termodynamisk sammenheng forklare hvorfor magnetisering av et materiale vil forsvinne ved tilstrekkelig høye temperaturer.<ref name = KK> C. Kittel and H. Kroemer, ''Thermal Physics'', W.H. Freeman and Company, San Fransisco (1980). ISBN 0-7167-1088-9.</ref>

Samtidig som systemet utfører slike små arbeid, kan det også motta en varmemengde &Delta;''Q''. Det resulterer i en tilsvarende forandring &Delta;''U&thinsp;'' i systemets indre energi. Den er gitt ved første hovedsetning som nå kan skrives som

: <math>  \Delta U =  \Delta Q  -  \Delta W  </math>

Alle disse små forandringene er forbundet gjennom systemets [[tilstandsligning]].