เทอร์โมไดนามิกส์คืออะไร?

อุณหพลศาสตร์เป็นวิชาฟิสิกส์พิเศษที่อุทิศให้กับการศึกษาพลังงานภายในระบบขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุณหพลศาสตร์อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของระบบกับปริมาณความร้อนและงานที่ระบบสามารถผลิตได้ ตลอดหลายปีที่ผ่านมา วิศวกรและนักคณิตศาสตร์ รวมทั้งไอแซก นิวตันและเจมส์ จูล ได้พัฒนาหลักการสากลสามประการของอุณหพลศาสตร์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่ากฎของอุณหพลศาสตร์

กฎของอุณหพลศาสตร์ที่ตั้งชื่ออย่างเชื่องช้าว่า "ศูนย์" กำหนดหลักการของสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ สิ่งนี้อธิบายถึงแนวโน้มของพลังงานภายในระบบที่จะกระจายออกไปอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งระบบ ตัวอย่างเช่น หากคุณให้หม้อต้มน้ำ น้ำทั้งหมดในหม้อจะเพิ่มขึ้นจนมีอุณหภูมิสม่ำเสมอแม้ว่าคุณจะใช้ความร้อนที่ด้านล่างของหม้อเท่านั้น

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์หรือกฎการอนุรักษ์พลังงานอธิบายว่าพลังงานภายในระบบไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ ในระบบใด ๆ พลังงานทั้งหมดของระบบตามที่กำหนดโดยพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ที่มีอยู่ใน ระบบ เท่ากับปริมาณงานที่ทำโดยระบบลบออกจากปริมาณความร้อนที่เติมลงใน. ​​เสมอ ระบบ. กฎหมายฉบับนี้อธิบายว่าเหตุใดคุณจึงต้องเติมน้ำมันให้รถอยู่เสมอเพื่อขับได้ไกลขึ้น รถของคุณแปลงพลังงานศักย์ที่เก็บไว้ในน้ำมันเบนซินเป็นความร้อนและการทำงาน

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จำกัดการถ่ายเทพลังงานภายในระบบ ตามกฎหมาย เป็นไปไม่ได้ที่จะถ่ายโอนพลังงานที่มีอยู่ 100 เปอร์เซ็นต์จากส่วนหนึ่งของระบบไปยังอีกส่วนหนึ่ง แนวโน้มที่จะสูญเสียพลังงานเรียกว่าเอนโทรปี ในกรณีของเครื่องยนต์รถยนต์ ไม่ว่าการออกแบบจะมีประสิทธิภาพเพียงใด พลังงานที่มีศักยภาพบางส่วนในน้ำมันเบนซินจะสูญเปล่าในกระบวนการเผาไหม้อันเนื่องมาจากเอนโทรปี กฎหมายฉบับนี้ยังอธิบายด้วยว่าเหตุใดเครื่องเคลื่อนไหวตลอดเวลาจึงเป็นไปไม่ได้ทางกายภาพ