Hva er termodynamikk?

Termodynamikk er vitenskapens område som inkluderer forholdet mellom varme og andre typer energi. Termodynamikk ble oppdaget og studert fra 1800-tallet. På den tiden ble den knyttet til og fått betydning på grunn av bruk av dampmotorer.

Termodynamikk kan deles inn i fire lover. Selv om den er lagt til lovene for termodynamikk etter de tre andre lovene, blir den null loven vanligvis diskutert først. Den sier at hvis to systemer er i termisk likevekt med et tredje system, så er de i termisk likevekt med hverandre. Med andre ord, hvis to systemer har samme temperatur som et tredje system, er alle tre de samme temperaturene.

Den første loven om termodynamikk sier at den totale energien til et system forblir konstant, selv om det konverteres fra en form til en annen. For eksempel konverteres kinetisk energi - energien som en gjenstand har når den beveger seg - til varmeenergi når en sjåfør trykker på bremsene på bilen for å bremse den. Det er ofte fangstsetninger som hjelper folk til å huske termodynamikkens første lov: "Arbeid er varme, og varme er arbeid." I utgangspunktet er arbeid og varme like.

Den andre loven om termodynamikk er en av de mest grunnleggende lovene i vitenskapen. Den opplyser at varme ikke kan strømme til et system ved en høyere temperatur fra et system ved en lavere temperatur av egen kraft. For at en slik handling skal skje, må det gjøres arbeid. Hvis en isbit plasseres i en kopp varmt vann, smelter isterningen når varmen fra vannet renner ned i den. Sluttresultatet er en kopp vann som er litt kjøligere. Isbiter kan bare dannes hvis det brukes energi.

Et annet eksempel på den andre loven som bare arbeider med tilsetning av energi kan sees med et eldre kjøleskap. I så fall varmer kjøling av innsiden av kjøleskapet utsiden av det. Så, arbeid er gjort og arbeidet lager varme. Arbeidet avsluttes av pumpen i kjøleskapet.

Den andre loven om termodynamikk sier også at ting kan slites ut. For eksempel, hvis et murhus blir forlatt ubehandlet for, vil det til slutt smuldre opp fra vind, regn, kulde og andre værforhold. Imidlertid, hvis en haug med murstein hvis den ikke blir overvåket, vil den aldri danne et hus, med mindre arbeid er lagt til blandingen.

Den tredje loven om termodynamikk sier at endringen i entropi av et system når det konverterer fra en form til en annen kommer nær null da temperaturen nærmer seg null på Kelvin-skalaen. Null på Kelvin-skalaen er den absolutte nedre grense for temperatur - når atomer og molekyler har minst mulig energi. Entropi er definert som tilgjengeligheten av et systems energi til å utføre arbeid. Så følger det at det er en absolutt skala av entropi. Følgelig kan ingen reelle system noen gang nå null grader på Kelvin-skalaen.