Termodinamik, enerji, iş, ısı ve sıcaklık arasındaki ilişkileri inceleyen bir fizik ve mühendislik bilim dalıdır. Kelime anlamı "hareketin ısısı"dır ve temel olarak enerjinin bir formdan diğerine nasıl dönüştüğünü, bu dönüşümlerin hangi koşullar altında gerçekleştiğini araştırır.
Termodinamiğin temel amacı, enerji aktarımının temel kurallarını belirlemek ve maddenin fiziksel özellikleri arasındaki ilişkiyi anlamaktır. Bu kurallar, buzdolabından otomobil motorlarına, güç santrallerinden canlı organizmalara kadar çok geniş bir yelpazede uygulama alanı bulur.
Termodinamik, dört temel yasa üzerine kuruludur. Bunlar evrenseldir ve hiçbir zaman ihlal edilemezler.
İki sistem ayrı ayrı üçüncü bir sistemle ısıl dengede ise, kendi aralarında da ısıl dengededir. Bu yasa, sıcaklık kavramını ve termometrelerin çalışma prensibini tanımlar.
Enerji yoktan var edilemez veya var olan enerji yok edilemez; sadece bir formdan diğerine dönüşür. Bu, Termodinamiğin Enerjinin Korunumu Yasası olarak da bilinir.
Matematiksel ifadesi genellikle şu şekildedir:
\( \Delta U = Q - W \)
Bu, "Sisteme verilen net ısı, sistemin iç enerji artışı ve sistemin yaptığı işin toplamına eşittir" anlamına gelir.
Doğal süreçlerin belirli bir yönü vardır. Bu yasa, entropi kavramını tanıtır. Entropi, bir sistemin düzensizliğinin ölçüsüdür.
Mutlak sıfır sıcaklığına (0 Kelvin veya -273.15°C) sıfıra yaklaşıldıkça, bir sistemin entropisi iyi düzenlenmiş bir kristal için sıfıra yaklaşır.
Termodinamik, evrendeki enerji dönüşümlerini yöneten temel kuralları inceler. Dört yasası, enerjinin korunumundan işlemlerin yönüne ve evrenin nihai kaderine kadar uzanan derin ve geniş kapsamlı bir anlayış sağlar. Mühendislikten biyolojiye kadar sayısız alanın temelini oluşturur.
