Primo principio della termodinamica
Il primo principio della termodinamica enuncia l'equivalenza tra il calore assorbito e il lavoro svolto da un sistema o da una macchina termica. Il primo principio della termodinamica è conosciuto anche come legge di conservazione dell'energia ed è coniato per la prima volta dal fisico britannico James Prescott Joule. Secondo Joule il calore può essere convertito in lavoro meccanico e viceversa. Questa equivalenza è alla base dell'enunciato "nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma". Secondo la definizione di R.J.E. Clausius il primo principio della termodinamica la variazione di energia interna di un corpo ΔU è pari all'energia scambiata all'esterno ( calore o lavoro ). L'energia non si crea, non si distrugge ma si conserva, manifestandosi in forme diverse e con diversa utilizzabilità da parte dell'uomo. Il lavoro (W) e il calore (Q) sono quindi due diverse modalità di trasferimento dell'energia da un corpo ad un altro. Il primo principio di termodinamica introduce nella fisica il concetto di energia interna U. L'energia interna di un corpo è legata al movimento delle sue componenti ( atomi e molecole ) ed è strettamente legata alla temperatura e alla pressione. La variazione dell'energia interna di un corpo è pari alla somma algebrica del lavoro (L) e del calore assorbito dal corpo (Q).
ΔU = Q + W
Il lavoro è positivo (L>0) se è svolto dal sistema, è negativo (L<0) è ricevuto dal sistema. Il calore è positivo (Q>0) se è assorbito dal sistema, è negativo (Q<0) se viene ceduto dal sistema. Un esempio per dimostrare il primo principio della termodinamica consiste nell'immergere un corpo di ferro freddo in un recipiente di acqua calda, nel contatto il corpo freddo si riscalda (Q>0) mentre l'acqua si raffredda (Q<0). In altri termini l'acqua calda cede una parte della sua energia interna al corpo di ferro.
Sistema economico circolare. La prima legge della termodinamica viene ripresa dall'economia dell'ambiente per analizzare le relazioni tra il sistema economico e il sistema ambientale. Nel libro "The economics of the coming spaceship Earth" di kenneth Boulding, l'autore introduce in economia l'idea di un sistema economico chiuso e circolare in cui nulla si crea e nulla si distrugge. L'autore immagina il pianeta Terra come un'astronave ( metafora del pianeta Terra come astronave ).
Le risorse naturali forniscono le materie prime al processo produttivo per la produzione dei beni di consumo. Le attività di produzione e di consumo, a loro volta, producono i rifiuti e l'inquinamento che riversano nell'ambiente. In conclusione, secondo Boulding la quantità di risorse naturali utilizzate eguaglia la quantità dei rifiuti prodotti dal sistema economico.
