Termodynamik

Termodynamik är läran om energi, dess omvandling mellan olika former och särskilt samspelet mellan värme och arbete. Den klassiska termodynamiken studerar kopplingen mellan makroskopiska egenskaper som temperatur, volym och tryck hos system samt hur dessa påverkas och förändras genom termodynamiska processer. Termodynamikens grundprinciper har under åren kommit att formuleras i fyra huvudsatser, vilka beskriver olika aspekter av energins natur och hur olika former av energi kan interagera. Historiskt har termodynamikens utveckling drivits av önskan att öka verkningsgraden hos tidiga ångmaskiner, framför allt genom det arbete som bedrevs av den franske fysikern Sadi Carnot, ofta kallad termodynamikens fader. Termodynamikens fortsatta utveckling och formuleringen av första och andra huvudsatsen skedde under 1800-talet, med Lord Kelvin, Rudolf Clausius och William Rankine som några framträdande bidragsgivare. Begreppet termodynamik formulerades först 1849 i ett verk av Lord Kelvin.

Termodynamiken är en bred vetenskap som ofta delas upp i olika grenar. Huvudsatserna och många av de centrala begreppen är de samma inom de olika disciplinerna, men angreppssätten och användningsområdena skiljer sig. Den klassiska termodynamiken är en makroskopisk disciplin, till stor del baserad på mätningar och erfarenheter. I motsats bygger den statistiska termodynamiken, med grund i kvantmekaniken, på den mikroskopiska naturen hos enskilda atomer och molekyler. Utöver dessa finns ett stort antal grenar och tillämpningsområden som exempelvis kemisk termodynamik, energiteknik, meteorologi, materialvetenskap och biomedicin.