Termodynamik är en fysik specialitet ägnas åt studier av energi inom stora system. Närmare bestämt förklarar termodynamiken förhållandet mellan ett systems kinetiska och potentiella energi till mängden värme och arbete som systemet kan producera. Under åren har ingenjörer och matematiker, inklusive Isaac Newton och James Joule, utvecklat tre universella principer för termodynamik. Dessa är kända som termodynamikens lagar.

"Zeroth" lagen

Termodynamikens obekvämt namngivna "zeroth" lagar principen om termodynamisk jämvikt. Detta beskriver energins tendens inom ett system att sprida sig jämnt över hela systemet. Om du värmer en vattenkärl, till exempel, kommer allt vatten i potten så småningom att stiga till en jämn temperatur även om du bara applicerade värme på botten av potten.

Den första lagen

Termodynamikens första lag, eller energibesparingslagen, förklarar att energi inom ett system inte kan skapas eller förstöras. I vilket system som helst är systemets totala energi, som definieras av den kinetiska och potentiella energin som finns i systemet, alltid lika med den mängd arbete som görs av systemet subtraherat från mängden värme tillförd till systemet. Denna lag förklarar varför du måste fortsätta att lägga gas till din bil för att köra längre. Din bil omvandlar den potentiella energi som lagras i bensin till värme och arbete.

Den andra lagen

Termodynamikens andra lag begränsar överföringen av energi inom ett system. Enligt lagen är det omöjligt att överföra 100 procent av tillgänglig energi från en del av systemet till en annan. Tendensen att förlora energi är känd som entropi. När det gäller bilmotorer, till exempel, hur effektiv designen är, kommer en del av den potentiella energin i bensin att slösas bort i förbränningsprocessen på grund av entropi. Denna lag förklarar också varför evigt maskiner är fysiskt omöjliga.