Термодинамика — это наука об энергии, тепле и работе в системах. Она зародилась в XIX веке, движимая необходимостью понимания работы паровых двигателей. С тех пор она стала одной из самых фундаментальных отраслей физики. Термодинамика основана на четырех законах. Нулевой закон определяет температуру. Первый закон — это закон сохранения энергии. Второй закон гласит, что энтропия стремится к увеличению. Третий закон гласит, что абсолютного нуля достичь невозможно. Вместе эти законы описывают, как энергия движется и изменяется в физических системах.

Термодинамика — это не только теория двигателей. Она применяется в химии, биологии, геологии и космологии. Она объясняет, почему тепло течет от горячего к холодному, почему вечные двигатели невозможны и почему Вселенная стремится к беспорядку. Она используется для проектирования электростанций, холодильников и кондиционеров. Она используется для понимания метаболизма живых организмов. Она используется для изучения ранней Вселенной, где температуры были экстремальными. Термодинамика — это макроскопическая теория. Она описывает системы с точки зрения давления, объема, температуры и энтропии, без ссылки на отдельные частицы. Статистическая механика связывает эти макроскопические величины с микроскопическим поведением атомов и молекул.

Законы термодинамики

• Zeroth. Определяет температуру.
• First. Энергия сохраняется.
• Second. Энтропия имеет тенденцию к увеличению.
• Третье. Абсолютный ноль недостижим.

Термодинамика — это не то же самое, что статистическая механика. Термодинамика — это макроскопическое явление. Статистическая механика — микроскопическое.