Термодинамиката е физическа специалност, посветена на изучаването на енергията в големи системи. По-конкретно, термодинамиката обяснява връзката между кинетичната и потенциалната енергия на системата с количеството топлина и работата, които системата може да произведе. През годините инженери и математици, включително Исак Нютон и Джеймс Джоул, са разработили три универсални принципа на термодинамиката. Те са известни като законите на термодинамиката.
Законът "Нула"
Неудобно нареченият „нулев“ закон на термодинамиката установява принципа на термодинамичното равновесие. Това описва тенденцията на енергията в системата да се разпределя равномерно в цялата система. Ако например загреете тенджера с вода, цялата вода в съда в крайна сметка ще се повиши до равномерна температура, въпреки че сте приложили топлина само на дъното на съда.
Първият закон
Първият закон на термодинамиката или законът за запазване на енергията обяснява, че енергията в системата не може да бъде създадена или унищожена. Във всяка система, общата енергия на системата, както се определя от кинетичната и потенциалната енергия, съдържаща се в система, винаги е равна на количеството работа, извършена от системата, извадено от количеството топлина, добавено към система. Този закон обяснява защо трябва да продължите да добавяте бензин към колата си, за да карате по-далеч. Колата ви преобразува потенциалната енергия, съхранявана в бензин, в топлина и работа.
Вторият закон
Вторият закон на термодинамиката ограничава преноса на енергия в системата. Според закона е невъзможно да се прехвърлят 100 процента от наличната енергия от една част на системата в друга. Тенденцията към загуба на енергия е известна като ентропия. В случая на автомобилните двигатели например, без значение колко ефективен е дизайнът, част от потенциалната енергия в бензина ще бъде загубена в процеса на горене поради ентропия. Този закон обяснява и защо вечните машини за движение са физически невъзможни.
