Hukum pertama termodinamika tentang konsep kekekalan energi secara matematis dapat dituliskan sesuai persamaan 5.1.

∆U = q + w (5.1)

Persamaan tersebut memperlihatkan bahwa energi dalam (∆U) sistem hanya berubah jika ada kerja (w) atau kalor (q) yang menyertainya. Kerja dan kalor tersebut dapat bermakna diberikan (masuk ke dalam sistem) atau memberikan (keluar dari sistem).

Kerja dalam suatu sistem reaksi kimia sebanding dengan perubahan volume (∆) pada tekanan (p) tertentu, sehingga dapat dirumuskan sesuai persamaan 5.2.

w = p∆V (5.2)

Pada sistem dengan volume konstan (∆V = 0), sistem tidak melakukan kerja, sehingga perubahan energi dalam sistem hanya dipengaruhi oleh kalor.

∆U = qV (5.3)

Contoh sistem kimia dengan volume konstan adalah reaksi pembakaran senyawa organik yang dilakukan dalam kalorimeter bom. Kalorimeter bom adalah sistem terisolasi yang dirancang secara adiabatik sehingga perubahan temperatur (ΔT) yang dihasilkan sebanding dengan kalor yang dilepaskan oleh reaksi pembakaran. Perubahan temperatur atau perubahan temperatur tersebut dapat dikonversi menjadi q menggunakan persamaan 5.4. Kalor yang dilepaskan pada sistem ini adalah kalor pada volume konstan disimbol qV.

qV = CV x ΔT (5.4)

dimana C adalah kapasitas panas kalorimeter, yaitu koefisien perbandingan antara energi yang diberikan sebagai kalor dan kenaikan temperatur. Gabungan persamaan 5.3 dan 5.4 adalah persamaan 5.5.

∆U = CV x ΔT (5.5)

---