Legea generala a conservarii si transformarii energiei

Dintre cele trei principii ale termodinamicii, principiul întâi ca legea
transformării şi conservării energiei este cel mai general. Faptul că această lege se
aplică la toate sistemele din natură, indiferent de “domeniul tradiţional” al acestora, a
constituit o cucerire epocală pentru gândirea umană.
Legea generala a conservării şi transformării energiei a fost stabilită pe trei căi diferite
de trei savanti eminenţi: R. Mayer, J. Joule şi Helmholtz.
Această lege a apărut mai întâi ca o lege care lega două seturi de mărimi şi două
unităţi din ştiinţe considerate până atunci complet diferite: mecanica şi calorimetria
sau electricitatea şi calorimetria.
Este vorba pe de o parte lucrul mecanic (L) sau lucrul mecanic electric şi energia
mecanică (cinetică şi potenţială) cu unităţile lor de măsură iar pe de altă parte căldura
(Q) şi ulterior energia internă (U) cu unitatea de măsura caloria sau kcal.
Pe baza observaţiilor sale asupra unor fenomene naturale diferite medicul şi fizicianul
 R.Mayer a formulat pentru prima dată (1842) legea transformării şi conservării
energiei sub forma cea mai generală. A pornit de la a presupune echivalenţa dintre L
şi Q şi a calculat raportul acestor mărimi, determinând pentru acesta, pe baza datelor
experimentale, o valoare constantă.
 Clausius a formulat (1850) principiul întâi fără să considere căldura iar
Poincaree a folosit experienţa lui Joule de echivalenţă cantitativă între lucru mecanic
şi căldură şi a introdus energia internă. Planck a postulat matematic principiul întâi iar
Caratheodory foloseşte noţiunea suplimentară de înveliş adiabatic care permite să se
facă distincţie între diversele forme de energie.
  Echivalenţa dintre L şi Q. Experienţa Joule.
 Între anii 1844 şi 1854 fizicianul englez Joule a efectuat experienţe care au
marcat profund dezvoltarea ştiinţei. El îşi propusese să stabilească o relaţie între
lucrul mecanic consumat pentru degajarea de căldură şI căldura degajată. Trebuie sa
precizez că până la acest moment calorimetria se dezvoltase si avea metode suficiente
de determinare a căldurii.
. Agitatorul este pus în mişcare de rotaţie de o greutate (G) prin intermediul
unui cablu trecut peste un scripete (S). Prin caderea greutăţii pe o distanţă h, lucrul
mecanic efectuat de greutate (deci şi de agitator) este egal cu scăderea energiei
potenţiale cu semn schimbat, adică cu Gh. Pentru a calcula caldura degajată în vasul
plin cu apă se măsoară cu un termometru temperatura apei.
Joule a stabilit ca există o proportionalitate între lucrul mecanic cheltuit L şi căldura
Q obţinută: Q= A⋅L; J = L/Q.
« A » reprezintă un coeficient de proporţionalitate, acelaşi întotdeauna, indiferent de
modul de obţinere a căldurii, de forma de lucru mecanic, de temperatura corpurilor.
Cu alte cuvinte, Joule a stabilit că acelaşi lucru mecanic produce totdeauna aceeaşi
căldură. Aşadar s-a demonstrat: căldura obţinută era echivalentă cu lucrul mecanic
consumat; această echivalenţă rămâne adevărată chiar dacă L este produs prin consum
de căldură.
R. Mayer a calculat valoarea J a raportului dintre L şi Q