Nhiệt động lực học là một nhánh của vật lý nghiên cứu về nhiệt, công và nhiệt độ cũng như mối quan hệ của chúng với năng lượng, bức xạ và các tính chất vật lý của vật chất. Nó cũng mô tả cách năng lượng nhiệt được chuyển đổi sang và từ các dạng năng lượng khác và nó ảnh hưởng đến vật chất như thế nào. Lĩnh vực nhiệt động lực học là nền tảng của khoa học và kỹ thuật, bao gồm vật lý, hóa học và hơn thế nữa.
Nghiên cứu về nhiệt động lực học xoay quanh một số khái niệm cốt lõi được điều chỉnh bởi bốn định luật được gọi là Định luật thứ 0, thứ nhất, thứ hai và thứ ba của nhiệt động lực học.
Nhiệt độ là thước đo động năng trung bình của các hạt trong một hệ thống. Đây là một thuộc tính chuyên sâu không phụ thuộc vào kích thước của hệ thống. Mặt khác, nhiệt là một hình thức truyền năng lượng giữa các hệ thống hoặc vật thể có nhiệt độ khác nhau. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng nhiệt.
Trong nhiệt động lực học, công đề cập đến năng lượng được truyền bởi một hệ thống tới môi trường xung quanh hoặc ngược lại, do một lực tác dụng trong khoảng cách. Năng lượng trong bối cảnh nhiệt động lực học là khả năng thực hiện công và có nhiều dạng khác nhau như động năng, thế năng và nhiệt năng.
Entropy là khái niệm trung tâm để hiểu định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Nó đại diện cho mức độ hỗn loạn hoặc ngẫu nhiên trong một hệ thống. Định luật chỉ ra rằng các quá trình xảy ra theo hướng làm tăng tổng entropy của vũ trụ.
Nhiệt động lực học đóng một vai trò quan trọng trong các lĩnh vực và ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm động cơ ô tô, điện lạnh, điều hòa không khí, nhà máy điện và thậm chí trong việc tìm hiểu các quá trình sinh học.
Hiểu nhiệt động lực học là điều cần thiết để nắm bắt các nguyên tắc cơ bản của các hiện tượng hàng ngày và các ứng dụng công nghệ khác nhau. Từ việc giải thích tại sao nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh, đến hoạt động của các nhà máy điện phức tạp và các định luật cơ bản chi phối vũ trụ, nhiệt động lực học cung cấp một khuôn khổ để phân tích các hệ thống năng lượng. Bằng cách khám phá các mối quan hệ giữa nhiệt, công, nhiệt độ và năng lượng, chúng ta có được những hiểu biết sâu sắc về thế giới vật chất rất quan trọng đối với các ngành khoa học và kỹ thuật. Khi nghiên cứu sâu hơn về nhiệt động lực học, chúng tôi mở ra tiềm năng cho những tiến bộ trong công nghệ và hiểu rõ hơn về vũ trụ tự nhiên.
