Termodynamik är läran om energi, värme och arbete i system. Det började på 1800-talet, drivet av behovet att förstå ångmaskiner. Det har sedan dess blivit en av de mest grundläggande grenarna inom fysiken. Termodynamiken bygger på fyra lagar. Den nollte lagen definierar temperatur. Den första lagen är energins bevarande. Den andra lagen säger att entropin tenderar att öka. Den tredje lagen säger att absoluta nollpunkten inte kan nås. Tillsammans beskriver dessa lagar hur energi rör sig och förändras i fysiska system.

Termodynamik handlar inte bara om motorer. Det gäller kemi, biologi, geologi och kosmologi. Det förklarar varför värme flyter från varmt till kallt, varför evighetsmaskiner är omöjliga och varför universum tenderar mot oordning. Det används för att designa kraftverk, kylskåp och luftkonditioneringsapparater. Det används för att förstå metabolismen hos levande organismer. Det används för att studera det tidiga universum, där temperaturerna var extrema. Termodynamik är en makroskopisk teori. Den beskriver system i termer av tryck, volym, temperatur och entropi, utan hänvisning till enskilda partiklar. Statistisk mekanik kopplar dessa makroskopiska kvantiteter till atomers och molekylers mikroskopiska beteende.

Termodynamikens lagar

• Zeroth. Definierar temperatur.
• Först. Energi bevaras.
• Second. Entropin tenderar att öka.
• Tredje. Absolut nollpunkt är ouppnåelig.

Termodynamik är inte samma sak som statistisk mekanik. Termodynamik är makroskopisk. Statistisk mekanik är mikroskopisk.