Термодинамика - это физическая специальность, посвященная изучению энергии в больших системах. Более конкретно, термодинамика объясняет взаимосвязь между кинетической и потенциальной энергией системы с количеством тепла и работой, которую система может произвести. За прошедшие годы инженеры и математики, в том числе Исаак Ньютон и Джеймс Джоуль, разработали три универсальных принципа термодинамики. Они известны как законы термодинамики.
Закон «нулевой»
Неуклюже названный «нулевой» закон термодинамики устанавливает принцип термодинамического равновесия. Это описывает тенденцию энергии внутри системы равномерно распределяться по системе. Например, если вы нагреете кастрюлю с водой, вся вода в кастрюле со временем поднимется до однородной температуры, даже если вы приложили тепло только ко дну кастрюли.
Первый Закон
Первый закон термодинамики или закон сохранения энергии объясняет, что энергия внутри системы не может быть создана или уничтожена. В любой системе полная энергия системы, определяемая кинетической и потенциальной энергией, содержащейся в системы, всегда равен количеству работы, выполненной системой, вычитаемой из количества тепла, добавленного к система. Этот закон объясняет, почему вам нужно постоянно добавлять бензин в машину, чтобы ехать дальше. Ваш автомобиль преобразует потенциальную энергию, хранящуюся в бензине, в тепло и работу.
Второй закон
Второй закон термодинамики ограничивает передачу энергии внутри системы. По закону невозможно передать 100 процентов доступной энергии из одной части системы в другую. Склонность к потере энергии известна как энтропия. В случае автомобильных двигателей, например, независимо от того, насколько эффективна конструкция, некоторая часть потенциальной энергии бензина будет потрачена впустую в процессе сгорания из-за энтропии. Этот закон также объясняет, почему вечные двигатели физически невозможны.