Qu'est-ce que la thermodynamique?
La thermodynamique est le domaine de la science qui comprend la relation entre la chaleur et d'autres types d'énergie. La thermodynamique a été découverte et étudiée à partir des années 1800. À cette époque, il était lié à l’importance des moteurs à vapeur et avait gagné en importance.
La thermodynamique peut être décomposée en quatre lois. Bien que ajouté aux lois de la thermodynamique après les trois autres lois, la loi de zéro est généralement discutée en premier. Il indique que si deux systèmes sont en équilibre thermique avec un troisième système, ils sont alors en équilibre thermique l'un avec l'autre. En d'autres termes, si deux systèmes ont la même température qu'un troisième système, ils ont tous les trois la même température.
La première loi de la thermodynamique stipule que l'énergie totale d'un système reste constante, même si elle est convertie d'une forme à une autre. Par exemple, l'énergie cinétique - l'énergie que possède un objet lorsqu'il se déplace - est convertie en énergie calorifique lorsqu'un conducteur appuie sur les freins de la voiture pour la ralentir. Il existe souvent des slogans pour aider les gens à se rappeler la première loi de la thermodynamique: «Le travail est une chaleur, et la chaleur est un travail». En gros, travail et chaleur sont équivalents.
La deuxième loi de la thermodynamique est l’une des lois les plus fondamentales de la science. Il indique que la chaleur ne peut pas circuler de son propre chef dans un système à une température plus élevée. Pour qu'une telle action se produise, il faut travailler. Si un glaçon est placé dans une tasse d'eau tiède, le glaçon fond lorsque la chaleur de l'eau y pénètre. Le résultat final est une tasse d’eau légèrement plus fraîche. Les glaçons ne peuvent se former que si de l'énergie est utilisée.
Un autre exemple de la deuxième loi qui ne fonctionne qu'avec l'ajout d'énergie peut être vu avec un réfrigérateur plus ancien. Dans ce cas, le refroidissement de l'intérieur du réfrigérateur réchauffe l'extérieur. Donc, le travail est terminé et le travail produit de la chaleur. Le travail est complété par la pompe du réfrigérateur.
La deuxième loi de la thermodynamique dit également que les choses peuvent s'user. Par exemple, si une maison en briques n'est pas entretenue, elle finira par s'effondrer sous l'effet du vent, de la pluie, du froid et d'autres conditions météorologiques. Cependant, si un tas de briques est laissé sans surveillance, il ne formera jamais de maison, à moins que du travail ne soit ajouté au mélange.
La troisième loi de la thermodynamique stipule que le changement d'entropie d'un système lorsqu'il passe d'une forme à une autre devient proche de zéro lorsque sa température est proche de zéro sur l'échelle de Kelvin. Zéro sur l'échelle de Kelvin est la limite inférieure absolue de la température - lorsque les atomes et les molécules ont le moins d'énergie possible. L'entropie est définie comme la disponibilité de l'énergie d'un système pour effectuer un travail. Il s'ensuit qu'il existe une échelle d'entropie absolue. Par conséquent, aucun système réel ne peut jamais atteindre zéro degré sur l'échelle de Kelvin.