Termodynamiikka on fysiikan erikoisuus, joka on tarkoitettu energian tutkimiseen suurissa järjestelmissä. Tarkemmin sanottuna termodynamiikka selittää järjestelmän kineettisen ja potentiaalienergian suhteen järjestelmän tuottaman lämmön ja työn määrään. Vuosien mittaan insinöörit ja matemaatikot, mukaan lukien Isaac Newton ja James Joule, ovat kehittäneet kolme yleistä termodynamiikan periaatetta. Nämä tunnetaan termodynamiikan laeina.
"Zerothin" laki
Termodynamiikan hankalasti nimetty "nolla" -lainsäädäntö vahvistaa termodynaamisen tasapainon periaatteen. Tämä kuvaa järjestelmän energian taipumusta leviää tasaisesti koko järjestelmään. Jos lämmität esimerkiksi vesipannua, koko potin vesi nousee lopulta tasaiseksi lämpötilaksi, vaikka olet levittänyt lämpöä vain potin pohjaan.
Ensimmäinen laki
Ensimmäinen termodynamiikan laki tai energian säästämisen laki selittää, että energiaa järjestelmän sisällä ei voida luoda tai tuhota. Missä tahansa järjestelmässä järjestelmän kokonaisenergia, sellaisena kuin se on määritelty kineettisen ja potentiaalienergian avulla järjestelmä on aina yhtä suuri kuin järjestelmän tekemä työ vähennettynä järjestelmään lisättyyn lämpömäärään järjestelmään. Tämä laki selittää, miksi sinun on lisättävä polttoainetta autollesi ajaaksesi kauemmas. Autosi muuntaa bensiiniin varastoidun potentiaalisen energian lämmöksi ja työksi.
Toinen laki
Termodynamiikan toinen laki rajoittaa energiansiirtoa järjestelmän sisällä. Lain mukaan on mahdotonta siirtää 100 prosenttia käytettävissä olevasta energiasta järjestelmän yhdestä osasta toiseen. Taipumusta menettää energiaa kutsutaan entropiaksi. Esimerkiksi automoottoreiden suunnittelusta riippumatta, mikä osa bensiinin potentiaalisesta energiasta hukkuu polttoprosessissa entropian takia. Tämä laki selittää myös, miksi ikuiset liikekoneet ovat fyysisesti mahdotonta.
