Sách nhiệt/Định luật nhiệt

Trong vật lý và hóa học, định luật bảo toàn năng lượng nói rằng tổng năng lượng của một hệ cô lập là không đổi; tức là nó được bảo toàn theo thời gian.[1] Định luật này được đề xuất và thử nghiệm đầu tiên bởi Émilie du Châtelet. Ý nghĩa của nó là năng lượng không thể được tạo ra cũng như không thể bị phá hủy; thay vào đó, nó chỉ có thể được biến đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc chuyển đổi từ vật này sang vật khác (hoặc cả hai).

Định luật 0 nhiệt động lực học

Nếu hai hệ thống nhiệt động lực học đang nằm trong trạng thái cân bằng nhiệt với hệ thống thứ ba, thì chúng đều đang ở trạng thái cân bằng nhiệt với nhau.

Định luật 1 của nhiệt động lực học

Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học là một phiên bản của định luật bảo toàn năng lượng, thích nghi với các hệ thống nhiệt động.

Định luật bảo toàn năng lượng nói rằng

Tổng năng lượng của một hệ cô lập là không đổi; năng lượng có thể được chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác, nhưng không thể tạo ra cũng không bị phá hủy

Luật đầu tiên thường được viết theo công thức [1] [nb 1]

$\Delta U=Q-W.$

Nó nói rằng sự thay đổi năng lượng bên trong ΔU của một hệ thống kín bằng với lượng nhiệt Q cung cấp cho hệ thống, trừ đi lượng công W mà hệ thống thực hiện trên môi trường xung quanh. Một tuyên bố tương đương là máy động cơ vĩnh cửu loại đầu tiên là không thể.

Nhiệt cũng giống như công, luôn gắn liền với các quá trình biến đổi, vì vậy có thể coi nhiệt là một đại lượng quá trình, khác với đại lượng trạng thái. Theo bảo toàn năng lượng (định luật về sự bảo toàn năng lượng), sự liên hệ giữa các thay đổi nội năng dU, nhiệt dQ và công dW

$dU=dQ+dW$

Định luật 2 nhiệt động lực học

Theo định luật hai nhiệt động lực học,

Nhiệt được truyền từ hệ thống có nhiệt độ cao hơn đến hệ thống có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi chúng đạt được sự cân bằng nhiệt

Trong nhiều hệ thống, nhiệt lượng trao đổi dQ thường tỉ lệ thuận với nhiệt độ chênh lệch dt

$dQ=CVdt$ ởthể tích không đổi.

Cũng có thể biểu diễn công thức trên ở dạng:

$dQ=c.m.dt$

với:

• c: nhiệt dung riêng(J/Kg.k)
• m: khối lượng (kg)

(theo Joseph Fourier)

Định luật 3 của nhiệt động lực học

Định luật thứ ba của nhiệt động lực học đôi khi được nêu như sau, liên quan đến các tính chất của các hệ kín trong trạng thái cân bằng nhiệt động lực học:

Entropy của một hệ thống đạt đến giá trị không đổi khi nhiệt độ của nó đạt đến nhiệt độ không tuyệt đối.