termodynamiky

Termodynamika je věda o energii, jejím přenosu a transformacích v makroskopických soustavách. Základní pojmy zahrnují systém, okolí a stavové veličiny—vnitřní energii U, teplotu T, tlak p a objem V. Teplo Q a práce W jsou formy energie, které lze mezi systémem a okolím přenášet; dle konvence platí ΔU = Q − W.

První zákon termodynamiky, zákon zachování energie, vyjadřuje, že změna vnitřní energie systému je rovna teplu přijatému ze okolí minus práce vykonaná systémem. Druhý zákon zavádí směr změn a limituje účinnost procesů. Obecně říká, že entropie uzavřeného systému nemůže klesat, a teplo nemůže být zcela přeměněno na práci. Existují alternativní formulace—Kelvinova–Planckova a Clausiova. Třetí zákon stanoví, že dosáhnout nuly absolutní teploty nelze a že entropie krystalů při T→0 bývá konstantní.

Termodynamika rozlišuje uzavřené, otevřené a izolované systémy. Stavové rovnice, jako PV = nRT pro ideální plyn, spojují stavové veličiny. Entalpie H = U + pV a Gibbsova volná energie G = H − TS jsou užitečné pro popis chemických reakcí a fázové rovnováhy. Entropie S a další termodynamické funkce poskytují rámec pro hodnocení rovnováhy, přechodů a návrh procesů.

Aplikace zahrnují strojírenství, chemii, fyziku a biomedicínu; teorie podporuje predikci chování systémů, návrh tepelných strojů, chladicích systémů, energetických procesů a materiálových systémů. Teoreticky se termodynamika propojuje se statistickou mechanikou a mikroskopickými modely.