termodinamika
(hőtan, főtételek)

A hővel és a hővel kapcsolatos jelenségekkel foglalkozó tudomány (hőtan), amely négy főtételre épül.
Nulladik főtétel: Ha két rendszer mindegyike termodinamikai egyensúlyban van egy harmadikkal, akkor a két rendszer egymással is termodinamikai egyensúlyban van.
Ha pl. két tárgyat egy ideig egy helyiségben hagyunk, akkor azok a helyiség, következésképpen egymás hőmérsékletével is azonos hőmérsékletűek lesznek.
Első főtétel: Zárt rendszerben végbemenő folyamatok során az energiacserék összege nulla, más megfogalmazásban egy zárt rendszer teljes energiája állandó.
Egy akkumulátor segítségével pl. elektromos energia felhasználásával növelhetjük egy vízmennyiség hőmérsékletét. Ez esetben az akkumulátor kémiai energiája hővé alakul és csökken, az egész rendszer összenergiája azonban a folyamat elején és végén is ugyanakkora.
Második főtétel: A termodinamikai folyamatok irányát meghatározó tétel, amely kizár bizonyos, az első főtétel által megengedett folyamatokat.
Többféle megfogalmazása használatos:
1. Semmilyen hőerőgép termikus hatásfoka nem lehet 100%-os, vagyis lehetetlen a hőt teljes egészében munkává alakítani;
pl. egy gépkocsi vagy hőerőmű termikus hatásfoka - akármilyen kiválóan tervezték is őket - soha nem érheti el a 100%-ot.
2. A hő nem juthat egy hidegebb testről melegebbre anélkül, hogy egyéb folyamatok is lezajlanának,
pl. a hűtőszekrény csak külső energia felhasználásával képes egy szobahőmérsékletű tárgyat lehűteni, ugyanakkor a hideg tárgy felmelegedése a szoba hőmérsékletére önmagától végbemegy.
3. Egy rendszerben a belső folyamatok akkor szűnnek meg, ha a rendszer elérte a legtöbbféleképpen megvalósítható állapotát.
Pl. a tintacsepp a vízben egyenletesen feloldódva oszlik el, mivel ez felel meg a víz- és tintamolekulák legnagyobb számú elrendeződési lehetőségének.
4. Zárt rendszer entrópiája állandó vagy növekvő.
Harmadik főtétel: Az abszolút nulla fok sohasem érhető el.
(korlátozott formája a Nernst hő-tétel)

A 19. sz. előtt általános feltételezés volt, hogy a hő anyagi létező, ún. "hőanyag". Úgy gondolták, hogy a melegebb tárgyak több hőanyaggal rendelkeznek, mint a hidegebbek, és hogy a tárgyak hőanyaga véges mennyiségű.

A mai álláspont szerint a hőátadás az energiacsere egyik formája.
Ez az elmélet Rumford gróftól származik (1798).

Az energiamegmaradást elsőként Sadi Carnot (1830) francia fizikus, majd a brit James Joule (1843) ismerte fel, s nyomukban mások is elfogadták.
Joule 1845-ben végzett kísérletében eső súlyokkal hajtott egy vízbe merülő lapátkereket; a víz hőmérsékletének emelkedését megfigyelve kimondta a mechanikai munka és a hő egyenértékűségét.

Hermann von Helmholtz német fizikustól származik az az elmélet, amely szerint az energia valamennyi formája egyenértékű.

Lord Kelvin javasolta az abszolút termodinamikai hőmérsékleti skálát (1845), amely ma az ő nevét viseli.
Az ő (1851), valamint Rudolf Clausius német fizikus (1850) nevéhez fűződik a termodinamika második főtételének megfogalmazása.
Kelvin ismerte fel, hogy a mozgási energia fokozatosan termikus energiává alakul erre alapozva vezette be Clausius az entrópia fogalmát.
A klasszikus termodinamika, amely független a rendszerek mikroszkopikus részleteitől, nagyrészt az ő munkájukban gyökerezik.

A statisztikus mechanikában a rendszerek termodinamikai tulajdonságait az anyagot felépítő nagyszámú részecske feltételezett mozgására alapozva határozható meg.

Felhasznált irodalom