Termodynaamista

Termodynaamista on suomenkielinen adjektiivi, jota käytetään kuvaamaan termodynamiikan ilmiöitä, prosesseja ja analyysiä. Termodynaamisen tarkastelun kohteena ovat energian siirtymät lämmön ja työn muodossa sekä järjestelmien tilamuutokset ympäristöönsä nähden. Tämän lähestymistavan avulla voidaan kuvata monenlaisten koneiden ja prosessien toimintaa sekä luonnollisia muutoksia, kuten faasimuutoksia.

Keskeisiä käsitteitä ovat lämpötila T, paine p ja tilavuus V sekä sisäinen energia U. Tilasta riippuvia suureita täydentävät entalpia H, entropia S ja Gibbsin vapaa energia G. Järjestelmä voidaan luokitella eristetty, suljettu tai avoin riippuen energiankulusta ympäristöön. Energiansiirtoihin käytetään merkintöjä Q (lämpö) ja W (työ). Tilayhtälöt, kuten tilasuhteet ja differentiaaliyhtälöt, yhdistävät nämä suureet toisiinsa.

0. termodynaaminen laki määrittelee termisen tasapainon: kahden järjestelmän saavuttama lämpötilatasapaino saavutetaan kosketuksessa toisiinsa. 1. laki, energian säilyminen, ilmaisee ΔU = Q − W. 2. laki tuo esiin entropian kasvun suunnan: luonnolliset prosessit etenevät kohti suurempaa entropiaa, ja ideaalissa lämpökoneessa tehokkuus on rajoitettu Carnot-koneella. 3. laki toteaa absoluuttisen nollapisteen lähestymisen johdosta entropian rajoitukset.

Termodynamiikkaa hyödynnetään laajalti suunnittelussa ja analyysissä: lämmönsiirrot, lämpökoneet ja jäähdytysuudistukset, kemialliset reaktiot, biologiset järjestelmät sekä ympäristötiede. Historiallisesti keskeisiä vaikuttajia ovat Carnot, Clausius ja Boltzmann, joiden työn kautta syntyi nykyinen termodynaaminen kuva.