Termodynamik är en vetenskap som beskriver lagarna för överföring av termisk energi från en kropp till en annan. Med en sådan övergång är det möjligt att omvandla en del av den termiska energin till nyttigt arbete.
Därför är termodynamik grunden för beräkningarna av alla värmemotorer: från ångmaskiner till några fantastiska fotoniska raketer. Ja, ja, bli inte förvånad, även när du flyger ut i rymden är termodynamik oumbärlig!
Termodynamik uppstod på 1700-talet med de första fungerande ångmaskinerna. På mindre än hundra år har tre grundläggande postulat som ligger till grund för denna vetenskap, som kallas termodynamikens lagar (eller principer), utvecklats. Termodynamikens lagar är ett slags axiom som är en generalisering av stor ingenjörserfarenhet. Därför accepteras de utan bevis. Frågan "varför?" för axiom är det som bekant inte brukligt att specificera. Det är därför!
Termodynamik betraktar termodynamiska system, det vill säga system som har bland annat en viss mängd intern energi, som vi i vardagen kallar värme. Termodynamikens första lag är lagen om energibevarande för sådana system. Enligt denna lag kan ett termodynamiskt system utföra användbart arbete endast på grund av dess inre energi, eller på grund av inflödet av energi utifrån.
Termodynamikens andra lag bestämmer riktningen för övergången av intern energi mellan termodynamiska system. Enligt denna lag kan intern energi (dvs värme) spontant överföras i endast en riktning – från en kropp med mer inre energi till en kropp med mindre av den. Det vill säga att själva värmen bara kan passera från en varmare kropp till en kallare kropp. Med en sådan övergång kan en del av värmeenergin omvandlas till nyttigt arbete med hjälp av specialdesignade värmemotorer. Procentandelen intern energi som omvandlas till nyttigt arbete kallas effektivitetskoefficienten.
Termodynamikens andra lag motsäger inte existensen av kylskåp och luftkonditioneringsapparater. För att kyla ett föremål, det vill säga för att överföra dess värme till ett varmare föremål, måste energi förbrukas. Grovt sett fungerar inte vilken kylare som helst av sig själv. För att göra detta måste du ansluta den till det elektriska nätverket.
Både termodynamikens första och andra lag verkar uppenbara. Hur man uppfinner och beräknar effektiva värmemotorer (eller kylskåp) med hjälp av dessa självklara lagar går inte att säga på "ett ben". Ta därför en lärobok och "gnag vetenskapens granit"!