Lihat sumber Hukum I Termodinamika

Hukum I [[Termodinamika]] adalah prinsip dasar dalam ilmu fisika yang menyatakan bahwa '''energi''' tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah bentuknya. Hukum ini secara matematis sering ditulis sebagai <math>\Delta U = Q - W</math>, di mana <math>\Delta U</math> adalah perubahan energi dalam sistem, <math>Q</math> adalah kalor yang masuk ke sistem, dan <math>W</math> adalah kerja yang dilakukan oleh sistem. Prinsip ini merupakan bentuk dari hukum kekekalan energi yang diterapkan pada sistem termodinamika, dan menjadi landasan bagi analisis proses-proses fisik yang melibatkan kalor dan kerja.

== Sejarah dan Perumusan ==
Konsep hukum kekekalan energi telah dikembangkan sejak abad ke-19 oleh ilmuwan seperti [[Julius Robert von Mayer]], [[James Prescott Joule]], dan [[Hermann von Helmholtz]]. Mereka menunjukkan bahwa kerja mekanik dan kalor adalah bentuk-bentuk energi yang saling dapat dikonversi. Mayer adalah salah satu yang pertama mengemukakan bahwa perubahan energi dalam suatu sistem tertutup setara dengan jumlah kalor yang diterima dikurangi kerja yang dilakukan.

== Persamaan Matematis ==
Secara matematis, Hukum I Termodinamika dapat ditulis:
<math>\Delta U = Q - W</math>
Di sini:
* <math>\Delta U</math> = perubahan energi dalam sistem
* <math>Q</math> = kalor yang ditambahkan ke sistem (positif jika masuk)
* <math>W</math> = kerja yang dilakukan oleh sistem (positif jika keluar)
Persamaan ini berlaku untuk berbagai proses termodinamika seperti proses isobarik, isokhorik, isothermal, dan adiabatik.

== Penerapan pada Proses Termodinamika ==
Dalam proses [[isotermal]], suhu sistem tetap, sehingga perubahan energi dalam <math>\Delta U = 0</math>. Oleh karena itu, kalor yang masuk sama dengan kerja yang keluar. Pada proses [[adiabatik]], tidak ada kalor yang masuk atau keluar (<math>Q=0</math>), sehingga perubahan energi dalam sepenuhnya berasal dari kerja yang dilakukan.

== Contoh Perhitungan ==
Misalkan suatu gas ideal mengalami proses isobarik di mana kalor sebesar 500 J ditambahkan dan gas melakukan kerja sebesar 200 J terhadap lingkungan. Maka:
<math>\Delta U = 500 - 200 = 300 \ \mathrm{J}</math>
Artinya energi dalam gas bertambah sebesar 300 J.

== Prinsip Energi Mekanik dan Kalor ==
Hukum I Termodinamika menegaskan bahwa bentuk energi mekanik seperti [[energi kinetik]] dan [[energi potensial]] dapat berubah menjadi energi panas, dan sebaliknya. Dalam mesin kalor seperti [[mesin uap]], energi panas yang dihasilkan pembakaran diubah menjadi kerja mekanik.

== Contoh Penerapan Nyata ==
# Mesin pembakaran dalam yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi kerja mekanik.
# [[Pembangkit listrik]] tenaga uap yang memanfaatkan energi panas dari uap untuk menggerakkan turbin.
# Sistem pendingin yang menggunakan kerja mekanik untuk memindahkan kalor dari satu tempat ke tempat lain.

== Hubungan dengan Hukum Kekekalan Energi ==
Hukum I Termodinamika adalah aplikasi langsung dari hukum kekekalan energi, tetapi difokuskan pada sistem termal. Semua bentuk energi, baik [[energi listrik]], energi mekanik, maupun energi kimia, dapat dipertukarkan melalui mekanisme kerja dan kalor.

== Keterbatasan ==
Hukum I tidak memberikan informasi mengenai arah perpindahan energi atau kualitas energi tersebut. Untuk mengetahui arah proses dan kemungkinan konversi energi, diperlukan [[Hukum II Termodinamika]].