Termodynamik är en fysikspecialitet som ägnas åt studier av energi inom stora system. Mer specifikt förklarar termodynamiken förhållandet mellan ett systems kinetiska och potentiella energi till mängden värme och arbete som systemet kan producera. Under åren har ingenjörer och matematiker, inklusive Isaac Newton och James Joule, utvecklat tre universella principer för termodynamik. Dessa är kända som termodynamikens lagar.
"Zeroth" -lagen
Den obekvämt benämnda termodynamikens "noll" -lag fastställer principen för termodynamisk jämvikt. Detta beskriver tendensen hos energin i ett system att spridas jämnt över hela systemet. Om du till exempel värmer en kruka med vatten kommer allt vattnet i potten så småningom att stiga till en enhetlig temperatur även om du bara applicerade värme på botten av potten.
Den första lagen
Den första lagen om termodynamik, eller lagen om energibesparing, förklarar att energi i ett system inte kan skapas eller förstöras. I vilket system som helst, den totala energin i systemet, som definieras av den kinetiska och potentiella energin som finns i systemet systemet, är alltid lika med mängden arbete som utförts av systemet subtraherat från mängden värme som tillförs till systemet. Denna lag förklarar varför du måste fortsätta tillsätta bensin i din bil för att kunna köra längre. Din bil omvandlar den potentiella energin som lagras i bensin till värme och arbete.
Den andra lagen
Den andra lagen om termodynamik begränsar överföringen av energi inom ett system. Enligt lagen är det omöjligt att överföra 100 procent av tillgänglig energi från en del av systemet till en annan. Tendensen att förlora energi kallas entropi. När det gäller bilmotorer, till exempel oavsett hur effektiv konstruktionen är, kommer en del av den potentiella energin i bensin att slösas bort i förbränningsprocessen på grund av entropi. Denna lag förklarar också varför maskiner med ständig rörelse är fysiskt omöjliga.