Termodinamica este studiul energiei, căldurii și lucrului mecanic în sisteme. A început în secolul al XIX-lea, impulsionată de nevoia de a înțelege motoarele cu aburi. De atunci a devenit una dintre cele mai fundamentale ramuri ale fizicii. Termodinamica se bazează pe patru legi. Legea zero definește temperatura. Prima lege este conservarea energiei. A doua lege spune că entropia tinde să crească. A treia lege spune că zero absolut nu poate fi atins. Împreună, aceste legi descriu modul în care energia se mișcă și se schimbă în sistemele fizice.

Termodinamica nu se referă doar la motoare. Se aplică în chimie, biologie, geologie și cosmologie. Explică de ce căldura se transferă de la cald la rece, de ce mașinile în mișcare perpetuă sunt imposibile și de ce universul tinde spre dezordine. Este utilizată pentru a proiecta centrale electrice, frigidere și aparate de aer condiționat. Este utilizată pentru a înțelege metabolismul organismelor vii. Este utilizată pentru a studia universul timpuriu, unde temperaturile erau extreme. Termodinamica este o teorie macroscopică. Descrie sistemele în termeni de presiune, volum, temperatură și entropie, fără referire la particule individuale. Mecanica statistică conectează aceste mărimi macroscopice la comportamentul microscopic al atomilor și moleculelor.

Legile termodinamicii

• Zeroth. Definește temperatura.
• În primul rând. Energia se conservă.
• În al doilea rând. Entropia tinde să crească.
• Al treilea. Zero absolut este imposibil de atins.

Termodinamica nu este același lucru cu mecanica statistică. Termodinamica este macroscopică. Mecanica statistică este microscopică.