Termodinamika adalah spesialisasi fisika yang ditujukan untuk mempelajari energi dalam sistem besar. Lebih khusus lagi, termodinamika menjelaskan hubungan antara energi kinetik dan potensial sistem dengan jumlah panas dan kerja yang dapat dihasilkan sistem. Selama bertahun-tahun, para insinyur dan ahli matematika, termasuk Isaac Newton dan James Joule, telah mengembangkan tiga prinsip universal termodinamika. Ini dikenal sebagai hukum termodinamika.
Hukum "Nol"
Hukum termodinamika "nol" yang aneh disebut menetapkan prinsip kesetimbangan termodinamika. Ini menggambarkan kecenderungan energi dalam suatu sistem untuk menyebar secara merata ke seluruh sistem. Jika Anda memanaskan panci berisi air, misalnya, semua air dalam panci pada akhirnya akan naik ke suhu yang seragam meskipun Anda hanya menerapkan panas ke bagian bawah panci.
Hukum Pertama
Hukum pertama termodinamika, atau hukum kekekalan energi, menjelaskan bahwa energi dalam suatu sistem tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Dalam sistem apa pun, energi total sistem, seperti yang didefinisikan oleh energi kinetik dan potensial yang terkandung dalam sistem, selalu sama dengan jumlah kerja yang dilakukan oleh sistem dikurangi dengan jumlah kalor yang ditambahkan ke sistem sistem. Hukum ini menjelaskan mengapa Anda harus terus menambahkan bensin ke mobil Anda untuk mengemudi lebih jauh. Mobil Anda mengubah energi potensial yang tersimpan dalam bensin menjadi panas dan kerja.
Hukum Kedua
Hukum kedua termodinamika membatasi transfer energi dalam suatu sistem. Menurut hukum, tidak mungkin untuk mentransfer 100 persen energi yang tersedia dari satu bagian sistem ke bagian lain. Kecenderungan untuk kehilangan energi dikenal sebagai entropi. Dalam kasus mesin mobil, misalnya, tidak peduli seberapa efisien desainnya, sebagian dari energi potensial dalam bensin akan terbuang sia-sia dalam proses pembakaran karena entropi. Hukum ini juga menjelaskan mengapa mesin gerak abadi secara fisik tidak mungkin.