قوانین ترمودینامیک

قوانین ترمودینامیک به چهار قانونی فیزیکی گفته می شود که از کمیت های فیزیک، ( مانند فشار، انرژی و آنتروپی ) برای توصیف سیستم های ترمودینامیکی در تعادل ترمودینامیکی استفاده می کند. این قوانین همچنین روابط برخی پارامترهای ترمودینامیکی همانند کار ترمودینامیکی و گرما را توضیح می دهند. قوانین ترمودینامیکی رفتار هریک از کمیت ها در شرایط گوناگون را توضیح داده و وجود از پدیده ها مانند حرکت دایمی را به دلیل نقض قانون اول و یا قانون دوم ترمودینامیک غیر ممکن می داند. قوانین اصلی ترمودینامیک عبارتند از قانون صفرم، اول، دوم و سوم ترمودینامیک.
قانون صفرم ترمودینامیک بیان می کند که اگر دو سیستم با سیستم سومی در حال تعادل گرمایی باشند، با یکدیگر در حال تعادلند.
انرژی درونی یک سیستم منزوی ثابت و پایدار است. قانون اول ترمودینامیک که به عنوان قانون بقای کار و انرژی نیز شناخته می شود، می گوید: تغییر انرژی درونی یک سیستم برابر است با اختلاف گرمای داده شده به سیستم و کار انجام شده توسط سیستم بر روی محیط با علامت مثبت:
ساخت یک موتور سیکلی که تأثیری جز انتقال مداوم گرما از دمای سرد به دمای گرم نداشته باشد، غیرممکن است. بیان کلوین - پلانک: غیرممکن است وسیله ای بسازیم که در یک سیکل عمل کند و در عین حال فقط بایک مخزن تبادل حرارت داشته باشد یعنی غیرممکن است یک موتور حرارتی بدون از دست دادن گرمادر Qc به کار خود ادامه دهد. بیان کلازیوس: امکان ندارد که یک یخچال طی یک چرخه، تمام انرژی را که از منبع سرد دریافت می کند به منبع گرم انتقال دهد؛ بلکه مقداری از این انرژی طی این فرایند هدر می رود. بعبارتی دیگر قانون دوم ترمودینامیک مسیر انجام یک فرایند است. TdS =Q
قانون سوم ترمودینامیک می گوید هنگامی که انرژی یک سیستم به حداقل مقدار خود میل می کند، آنتروپی سیستم به مقدار قابل چشم پوشی می رسد. یا به طور نمادین: هنگامی که U ⟶ U 0 ، S ⟶ 0