Termodinamik değerler, bir sistem ve çevresi referans alınarak tartışılır. Sistemin parçası olmayan her şey onun çevresini oluşturur. Sistem ve çevresi bir sınır ile ayrılmıştır. Örneğin, sistem bir kaptaki bir mol gazsa, o zaman sınır yalnızca kabın iç duvarıdır. Sınırın dışındaki her şey, kabın kendisini de içerecek şekilde çevre olarak kabul edilir.
Sınır açıkça tanımlanmalıdır, böylece dünyanın belirli bir bölümünün sistemde mi yoksa çevrede mi olduğu açıkça söylenebilir. Madde sınırı geçemezse, sistemin kapalı olduğu söylenir; aksi takdirde açıktır. Kapalı bir sistem, izole bir sistem olmadıkça, çevre ile enerji alışverişinde bulunabilir, bu durumda ne madde ne de enerji sınırı geçemez.
Enerjinin Korunumu Yasası olarak da bilinen termodinamiğin birinci yasası, enerjinin ne var edilebileceğini ne de yok edilebileceğini belirtir; enerji yalnızca bir biçimden diğerine aktarılabilir veya değiştirilebilir. Örneğin, bir ışığı yakmak enerji üretiyormuş gibi görünebilir; ancak dönüştürülen elektrik enerjisidir.
Termodinamiğin birinci yasasını ifade etmenin bir yolu, bir sistemin iç enerjisindeki (∆E) herhangi bir değişikliğin, sistemin sınırları boyunca akan ısının (q) ve sistem üzerinde yapılan işin (w) toplamı tarafından verildiğidir. çevre tarafından.
∆E = q + w
q, sınırları boyunca akan ısı ve w, çevre tarafından sistem üzerinde yapılan iştir.
Bu yasa, bir sistemin iç enerjisinde bir değişikliğe yol açabilecek iki tür süreç, ısı ve iş olduğunu söyler. Hem ısı hem de iş ölçülebildiği ve nicelleştirilebildiği için, bu, bir sistemin enerjisindeki herhangi bir değişikliğin, sistemin dışındaki çevrenin enerjisinde karşılık gelen bir değişiklikle sonuçlanması gerektiğini söylemekle aynı şeydir. Başka bir deyişle, enerji yaratılamaz veya yok edilemez. Bir sisteme ısı akarsa veya çevre onun üzerinde iş yaparsa, iç enerji artar ve q ve w'nin işareti pozitiftir. Tersine, sistemden çıkan ısı akışı veya sistem tarafından (çevre üzerinde) yapılan iş iç enerji pahasına olacaktır ve bu nedenle q ve w negatif olacaktır.
Termodinamiğin ikinci yasası, izole bir sistemin entropisinin her zaman arttığını söyler. İzole sistemler, sistemin maksimum entropi durumu olan termal dengeye doğru kendiliğinden gelişir. Daha basit bir ifadeyle, evrenin (nihai izole sistem) entropisi yalnızca artar ve asla azalmaz.
Termodinamiğin ikinci yasasını düşünmenin basit bir yolu, bir oda temizlenmezse ve düzenlenmezse, kişi onu temiz tutmaya ne kadar dikkat ederse etsin, zamanla her zaman daha dağınık ve düzensiz hale gelecektir. Oda temizlendiğinde entropisi azalır, ancak odayı temizleme çabası, oda dışında kaybedilen entropiyi aşan bir entropi artışı ile sonuçlanmıştır.
Termodinamiğin üçüncü yasası, sıcaklık mutlak sıfıra yaklaştıkça bir sistemin entropisinin sabit bir değere yaklaştığını belirtir. Bir sistemin mutlak sıfırdaki entropisi tipik olarak sıfırdır ve her durumda yalnızca sahip olduğu farklı temel durumların sayısıyla belirlenir. Spesifik olarak, saf kristal bir maddenin (mükemmel düzen) mutlak sıfır sıcaklığında entropisi sıfırdır. Bu ifade, mükemmel kristalin minimum enerjiye sahip tek bir hali varsa geçerlidir.
