La thermodynamique est l'étude de l'énergie, de la chaleur et du travail dans les systèmes. Apparue au XIXe siècle, elle était initialement motivée par la nécessité de comprendre les machines à vapeur. Depuis, elle est devenue l'une des branches les plus fondamentales de la physique. La thermodynamique repose sur quatre lois. La loi zéro définit la température. La première loi énonce la conservation de l'énergie. La deuxième loi stipule que l'entropie tend à augmenter. La troisième loi affirme que le zéro absolu ne peut être atteint. Ensemble, ces lois décrivent la manière dont l'énergie se déplace et se transforme dans les systèmes physiques.

La thermodynamique ne se limite pas aux moteurs. Elle s'applique à la chimie, à la biologie, à la géologie et à la cosmologie. Elle explique pourquoi la chaleur se propage du chaud vers le froid, pourquoi le mouvement perpétuel est impossible et pourquoi l'univers tend vers le désordre. Elle sert à concevoir des centrales électriques, des réfrigérateurs et des climatiseurs. Elle permet de comprendre le métabolisme des organismes vivants. Elle est utilisée pour étudier l'univers primordial, où les températures étaient extrêmes. La thermodynamique est une théorie macroscopique. Elle décrit les systèmes en termes de pression, de volume, de température et d'entropie, sans faire référence aux particules individuelles. La mécanique statistique relie ces grandeurs macroscopiques au comportement microscopique des atomes et des molécules.

Lois de la thermodynamique

• Zéroth. Définit la température.
• Premièrement. L'énergie est conservée.
• Second. L'entropie tend à augmenter.
• Troisième. Le zéro absolu est inatteignable.

La thermodynamique et la mécanique statistique sont différentes. La thermodynamique est macroscopique, tandis que la mécanique statistique est microscopique.