Termodynamika - wstęp

Jak można się domyślić analizując samą nazwę, "termodynamika" jest działem fizyki zajmującym się zjawiskami cieplnymi. Cześć nazwy "termo..." wskazuje wyraźnie na związek z temperaturą. Część "...dynamika" sugeruje nam dodatkowo, że nie chodzi tu tylko o stany ustalone, ale przede wszystkim właśnie o zmiany. Tak więc ostatecznie termodynamika stara się odpowiedzieć na pytanie jak pod wpływem dostarczania, lub odbierania energii cieplnej zmienia się temperatura, objętość, stan skupienia i inne własności ciał. Dodatkowo w tym dziale omawiane są często zagadnienia związane z istnieniem substancji w różnych stanach skupienia. Jest to o tyle naturalne, że stan skupienia bardzo mocno zależy od temperatury, więc trudno byłoby opisywać stany skupienia pod kątem innym, niż wynikającym ze zjawisk cieplnych.

Współczesna termodynamika tłumaczy zjawiska cieplne w oparciu o tzw. teorię kinetyczno - molekularną (nazywaną też teorią kinetyczno - cząsteczkową). Oznacza to, że zjawiska związane ze zmianami temperatury dają się wytłumaczyć jako konsekwencja ruchu i wzajemnych oddziaływań atomów i cząsteczek.

W zaawansowanej formie termodynamika posługuje się metodami statystycznymi, co oznacza że własności ciał są wyrażane przez wartości średnie (choć nie tylko średnie wartości są tu ważne, lecz procedura uśredniania zdecydowanie dominuje w tym ujęciu) związane z ruchem atomów i cząsteczek - prędkość średnia cząsteczek, średnia energia itp....
Istnieje też dział termodynamiki nazywany termodynamiką fenomenologiczną, który nie wnika tak głęboko w naturę zjawisk cieplnych, ale opisuje je za pomocą ogólniejszych pojęć, możliwych do wyznaczania za pomocą pomiarów. Pojęciami tymi są: ciepło, temperatura, praca, ciśnienie itp...

W początkowych rozdziałach podręcznika będziemy zajmować się na początku głównie termodynamiką fenomenologiczną; dopiero przy omawianiu gazu doskonałego pojawią się pojęcia termodynamiki statystycznej. Oba te ujęcia (fenomenologiczne i statystyczne) uzupełniają się wzajemnie i składają na całkowitą postać współczesnej termodynamiki.