Vad är termodynamik?
Termodynamik är det vetenskapliga området som inkluderar förhållandet mellan värme och andra typer av energi. Termodynamik upptäcktes och studerades från 1800-talet. Vid den tiden kopplades den till och fick betydelse på grund av ångmotorer.
Termodynamik kan delas upp i fyra lagar. Även om de läggs till termodynamikens lagar efter de tre andra lagarna, diskuteras vanligtvis nolllagen först. Den säger att om två system är i termisk jämvikt med ett tredje system, så är de i termisk jämvikt med varandra. Med andra ord, om två system har samma temperatur som ett tredje system, är alla tre samma temperaturer.
Den första termodynamiklagen säger att systemets totala energi förblir konstant, även om det konverteras från en form till en annan. Till exempel konverteras kinetisk energi - den energi som ett objekt har när det rör sig - till värmeenergi när en förare trycker på bromsarna på bilen för att bromsa den. Det finns ofta fångar som hjälper människor att komma ihåg termodynamikens första lag: ”Arbetet är värme och värme är arbete.” I princip är arbete och värme likvärdiga.
Termodynamikens andra lag är en av de mest grundläggande lagarna i vetenskapen. Den säger att värme inte kan strömma till ett system vid en högre temperatur från ett system vid en lägre temperatur av egen volym. För att en sådan åtgärd ska ske måste arbetet göras. Om en isbit placeras i en kopp varmt vatten smälter isbiten när värmen från vattnet rinner in i den. Slutresultatet är en kopp vatten som är lite svalare. Isbitar kan bara bildas om energi används.
Ett annat exempel på den andra lagen som bara arbetar med tillsats av energi kan ses med ett äldre kylskåp. I så fall värmer kylskåpet på insidan av kylskåpet utsidan av det. Så arbetet görs och arbetet skapar värme. Arbetet avslutas med pumpen i kylen.
Den andra lagen om termodynamik säger också att saker kan slitna. Till exempel, om ett tegelhus lämnas okult för, kommer det så småningom att smula från vind, regn, kyla och andra väderförhållanden. Men om en hög med tegel om den lämnas obevakad, kommer den aldrig att bilda ett hus, såvida inte arbete läggs till blandningen.
Den tredje termodynamiklagen säger att förändringen i entropi för ett system när det konverterar från en form till en annan kommer nära noll eftersom dess temperatur närmar sig noll på Kelvin skalan. Noll på Kelvin-skalan är den absoluta nedre gränsen för temperatur - när atomer och molekyler har minst möjliga energi. Entropi definieras som tillgången på ett systems energi för att utföra arbete. Så det följer att det finns en absolut skala av entropi. Följaktligen kan inget riktigt system någonsin nå nollgrader på Kelvin-skalan.