熱力学は、大規模システム内のエネルギーの研究に専念する物理学の専門分野です。 より具体的には、熱力学は、システムの運動エネルギーと位置エネルギーと、システムが生成できる熱量と仕事量との関係を説明します。 長年にわたり、アイザックニュートンやジェームズジュールを含むエンジニアや数学者は、熱力学の3つの普遍的な原理を開発してきました。 これらは熱力学の法則として知られています。
「熱力学第零法則」
厄介な名前の熱力学の「ゼロ」法則は、熱力学的平衡の原理を確立します。 これは、システム内のエネルギーがシステム全体に均等に広がる傾向を表しています。 たとえば、鍋の水を加熱すると、鍋の底に熱を加えただけでも、鍋の中のすべての水が最終的に均一な温度に上昇します。
第一法則
熱力学の最初の法則、またはエネルギー保存の法則は、システム内のエネルギーを作成または破壊することはできないと説明しています。 どのシステムでも、システムの総エネルギーは、に含まれる運動エネルギーと位置エネルギーによって定義されます。 システムは、システムによって実行された作業量から、システムに追加された熱量を差し引いたものに常に等しくなります。 システム。 この法律は、さらに運転するために車にガスを追加し続けなければならない理由を説明しています。 あなたの車はガソリンに蓄えられた位置エネルギーを熱と仕事に変換します。
第二法則
熱力学の第二法則は、システム内のエネルギーの伝達を制限します。 法律によれば、利用可能なエネルギーの100％をシステムのある部分から別の部分に転送することは不可能です。 エネルギーを失う傾向は、エントロピーとして知られています。 たとえば、自動車エンジンの場合、設計がどれほど効率的であっても、ガソリンの位置エネルギーの一部は、エントロピーのために燃焼プロセスで浪費されます。 この法則は、永久機関が物理的に不可能である理由も説明しています。