La termodinámica estudia la energía, el calor y el trabajo en los sistemas. Surgió en el siglo XIX, impulsada por la necesidad de comprender las máquinas de vapor. Desde entonces, se ha convertido en una de las ramas más fundamentales de la física. La termodinámica se basa en cuatro leyes. La ley cero define la temperatura. La primera ley es la conservación de la energía. La segunda ley establece que la entropía tiende a aumentar. La tercera ley establece que el cero absoluto es inalcanzable. En conjunto, estas leyes describen cómo se mueve y cambia la energía en los sistemas físicos.

La termodinámica no se limita a los motores. Se aplica a la química, la biología, la geología y la cosmología. Explica por qué el calor fluye de lo caliente a lo frío, por qué las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles y por qué el universo tiende al desorden. Se utiliza para diseñar centrales eléctricas, refrigeradores y aires acondicionados. Se utiliza para comprender el metabolismo de los organismos vivos. Se utiliza para estudiar el universo primitivo, donde las temperaturas eran extremas. La termodinámica es una teoría macroscópica. Describe los sistemas en términos de presión, volumen, temperatura y entropía, sin hacer referencia a partículas individuales. La mecánica estadística relaciona estas magnitudes macroscópicas con el comportamiento microscópico de los átomos y las moléculas.

Leyes de la termodinámica

• Zeroth. Define la temperatura.
• Primero. La energía se conserva.
• Segundo. La entropía tiende a aumentar.
• Tercero. El cero absoluto es inalcanzable.

La termodinámica no es lo mismo que la mecánica estadística. La termodinámica es macroscópica. La mecánica estadística es microscópica.