القانون الأول: التغيّر في الطاقة الداخلية يساوي الحرارة المضافة مطروحًا منها الشغل الذي يبذله النظام:
ΔU = Q − W
القانون الثاني (الإنتروبي): العمليات الطبيعية تجري في اتجاه الحفاظ على الإنتروبي (S) أو زيادته (الإنتروبي مقياس الفوضى/عدم الانتظام):
ΔS = QT
ΔS بوحدة J/K، و Q بوحدة J، و T بوحدة K.
كفاءة المحرك الحراري = الشغل الناتج ÷ كمية الحرارة الداخلة، ولا تبلغ 100% أبدًا بسبب الحرارة المفقودة.
من تطبيقات الديناميكا الحرارية: المحرّك الحراري(يحوّل الحرارة إلى شغل)، والمبرّدات (الثلاجة) التي تنقل الحرارة من الداخل البارد إلى الخارج الأدفأ بِبَذل شغل (المضخّة الحرارية تعمل في الاتجاهين).
المحرّك الحراري يسحب حرارةً QH من المستودع الساخن، فيحوّل جزءًا منها إلى شغلٍ مفيد W ويطرح الباقي QC إلى المستودع البارد؛ لذلك لا تبلغ كفاءته 100% أبدًا. حفظ الطاقة:QH = W + QC.المضخّة الحرارية (الثلاجة) تعمل عكس المحرّك: ببذل شغلٍ خارجي W تسحب حرارةً QC من الداخل البارد وتطرحها مع الشغل إلى الخارج الأدفأ؛ حفظ الطاقة:QH = QC + W.
مثالجسمٌ اكتسب حرارةً 40 J عند درجة حرارة 4 K؛ فما التغيّر في الإنتروبي؟
حاول أولًا، ثم اعرض الحل
ΔS = QT
ΔS = 404 = 10 J/K
أمثلة على «الديناميكا الحرارية»
مثال ١
اكتسب جسم طاقة حرارية 50 J عند درجة حرارة 10 K، فما التغيّر في الإنتروبي بوحدة J/K؟