Termodinamika je fizička specijalnost posvećena proučavanju energije u velikim sustavima. Preciznije, termodinamika objašnjava odnos između kinetičke i potencijalne energije sustava s količinom topline i rada koji sustav može proizvesti. Tijekom godina inženjeri i matematičari, uključujući Isaaca Newtona i Jamesa Joulea, razvili su tri univerzalna principa termodinamike. To su poznati kao zakoni termodinamike.
Zakon "Nula"
Nespretno nazvani "nulti" zakon termodinamike uspostavlja princip termodinamičke ravnoteže. Ovo opisuje tendenciju energije unutar sustava da se ravnomjerno širi po cijelom sustavu. Na primjer, ako zagrijete lonac s vodom, sva voda u loncu na kraju će porasti do jednolike temperature iako ste toplinu primijenili samo na dno posude.
Prvi zakon
Prvi zakon termodinamike ili zakon očuvanja energije objašnjava da se energija unutar sustava ne može stvoriti ili uništiti. U bilo kojem sustavu, ukupna energija sustava, definirana kinetičkom i potencijalnom energijom sadržanom u sustava, uvijek je jednaka količini posla koji je sustav obavio oduzeti od količine topline dodane u sustav. Ovaj zakon objašnjava zašto morate neprestano dodavati benzin u svoj automobil da biste se vozili dalje. Vaš automobil pretvara potencijalnu energiju pohranjenu u benzinu u toplinu i rad.
Drugi zakon
Drugi zakon termodinamike ograničava prijenos energije unutar sustava. Prema zakonu, nemoguće je prenijeti 100 posto raspoložive energije iz jednog dijela sustava u drugi. Sklonost gubljenju energije poznata je kao entropija. Na primjer, u slučaju automobilskih motora, bez obzira na to koliko je učinkovit dizajn, neki dio potencijalne energije u benzinu izgubit će se u procesu izgaranja zbog entropije. Ovaj zakon također objašnjava zašto su trajni pokretači fizički nemogući.
