Termodünaamika on teadus, mis kirjeldab soojusenergia ühelt kehalt teisele ülekandumise seadusi. Sellise üleminekuga on võimalik osa soojusenergiast kasulikuks tööks muuta.
Seetõttu on termodünaamika kõigi soojusmasinate arvutuste aluseks: alates aurumasinatest kuni fantastiliste fotoonrakettideni. Jah, jah, ärge imestage, isegi kosmosesse lennates on termodünaamika hädavajalik!
Termodünaamika tekkis 18. sajandil esimeste töötavate aurumasinatega. Vähem kui saja aastaga on välja töötatud kolm selle teaduse aluseks olevat põhipostulaati, mida nimetatakse termodünaamika seadusteks (või põhimõteteks). Termodünaamika seadused on omamoodi aksioomid, mis on suure insenerikogemuse üldistus. Seetõttu aktsepteeritakse neid ilma tõenditeta. Küsimus "miks?" aksioomide puhul, nagu teada, pole kombeks täpsustada. Sellepärast!
Termodünaamika käsitleb termodünaamilisi süsteeme, see tähendab süsteeme, millel on muu hulgas teatud kogus sisemist energiat, mida igapäevaelus kutsume soojuseks. Termodünaamika esimene seadus on selliste süsteemide energia jäävuse seadus. Selle seaduse kohaselt saab termodünaamiline süsteem kasulikku tööd teha ainult oma sisemise energia või väljastpoolt tuleva energia sissevoolu tõttu.
Termodünaamika teine seadus määrab siseenergia ülemineku suuna termodünaamiliste süsteemide vahel. Selle seaduse järgi saab siseenergia (ehk soojus) iseeneslikult üle kanda ainult ühes suunas – rohkema siseenergiaga kehalt kehale, kus seda vähem. See tähendab, et kuumus ise saab üle minna ainult kuumemalt kehalt külmemale kehale. Sellise üleminekuga saab osa soojusenergiast spetsiaalselt selleks ette nähtud soojusmasinate abil kasulikuks tööks muuta. Kasulikuks tööks muudetud siseenergia protsenti nimetatakse kasuteguriks.
Termodünaamika teine seadus ei ole vastuolus külmikute ja kliimaseadmete olemasoluga. Tõepoolest, objekti jahutamiseks, st selle soojuse ülekandmiseks kuumemale objektile, tuleb energiat kulutada. Jämedalt öeldes ei tööta ükski jahuti iseenesest. Selleks peate selle ühendama elektrivõrku.
Nii termodünaamika esimene kui ka teine seadus tunduvad ilmsed. Seda, kuidas nende ilmselgete seaduspärasuste abil tõhusaid soojusmasinaid (või külmkappe) leiutada ja välja arvutada, ei saa "ühel jalal". Seetõttu võtke õpik ja "närige teaduse graniiti"!