Кіріспе
Термодинамиканың бақылау негізі Термодинамика заңдары – термодинамикалық тепе-теңдіктегі термодинамикалық жүйелерді сипаттайтын температура, энергия және энтропия сияқты физикалық шамалардың жиынтығын анықтайтын ғылыми заңдардың жиынтығы. Бұл заңдар термодинамикалық жұмыс және жылу сияқты термодинамикалық процестерге қатысты әртүрлі параметрлерді пайдаланады және олардың арасындағы байланыстарды орнатады. Олар мәңгілік қозғалыс сияқты кейбір құбылыстардың мүмкін еместігін көрсететін эмпирикалық фактілерді білдіреді, соның арқасында олар негіз құрайды. Термодинамикада қолданылысымен қатар, бұл физиканың маңызды фундаменталь заңдары болып табылады және басқа да табиғаттану ғылымдарында қолданылады. Дәстүрлі түрде термодинамика үш негізгі заңды мойындайды, олар реттік нөмірмен аталады: бірінші заң, екінші заң және үшінші заң. Бұрынғы үш заң орнатылғаннан кейін, одан да фундаментальды тұжырым нөлдік заң деп аталды. Термодинамиканың нөлдік заңы жылулық тепе-теңдікті анықтайды және температураның анықтамасы үшін негіз құрайды: егер екі жүйе үшінші жүйемен жылулық тепе-теңдікте болса, онда олар бір-бірімен де жылулық тепе-теңдікте болады. Термодинамиканың бірінші заңы энергия жүйеге (жұмыс, жылу немесе зат түрінде) немесе одан шығарда, жүйенің ішкі энергиясы энергияның сақталу заңына сәйкес өзгереді деп мәлімдейді. Термодинамиканың екінші заңы бойынша, табиғи термодинамикалық процесте өзара әрекеттесетін термодинамикалық жүйелердің энтропиясының қосындысы ешқашан кемімейді. Бұл тұжырымның кең таралған салдары – жылу суық денеден ыстық денеге өздігінен өтпейді. Термодинамиканың үшінші заңы температура абсолютті нөлге жақындағанда жүйенің энтропиясы тұрақты мәнге жақындайды дейді. Кристалдық емес қатты денелерден (шыныдан) басқа, абсолютті нөлдегі жүйенің энтропиясы әдетте нөлге жақын болады. Бұл заңның нұсқасы ең көп таралғанымен, ол "нөлдік заң" деп аталатын көптеген тұжырымдардың бірі ғана. Кейбір тұжырымдар одан да әрі барып, температураның бір өлшемді екенін және денелерді суықтан ыстыққа қарай нақты сандар тізбегімен реттеуге болатындығын көрсетеді. Бұл температура және жылулық тепе-теңдік тұжырымдары термодинамиканың негізі болып табылады және XIX ғасырда нақты айқындалған. "Нөлдік заң" атауын 1930 жылдары Ральф Х. Фаулер ойлап тапты, бірінші, екінші және үшінші заңдар кеңінен танылғаннан кейін. Бұл заң энтропияға, оның конъюгациялық айнымалысына сілтеме жасамастан температураны дөңгелек емес жолмен анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай температураны анықтау "эмпирикалық" деп аталады.
The laws of thermodynamics are a set of scientific laws which define a group of physical quantities, such as temperature, energy, and entropy, that characterize thermodynamic systems in thermodynamic equilibrium. The laws also use various parameters for thermodynamic processes, such as thermodynamic work and heat, and establish relationships between them. They state empirical facts that form a basis of precluding the possibility of certain phenomena, such as perpetual motion. In addition to their use in thermodynamics, they are important fundamental laws of physics in general and are applicable in other natural sciences. Traditionally, thermodynamics has recognized three fundamental laws, simply named by an ordinal identification, the first law, the second law, and the third law. A more fundamental statement was later labelled as the zeroth law after the first three laws had been established. The zeroth law of thermodynamics defines thermal equilibrium and forms a basis for the definition of temperature: If two systems are each in thermal equilibrium with a third system, then they are in thermal equilibrium with each other. The first law of thermodynamics states that, when energy passes into or out of a system (as work, heat, or matter), the system's internal energy changes in accordance with the law of conservation of energy. The second law of thermodynamics states that in a natural thermodynamic process, the sum of the entropies of the interacting thermodynamic systems never decreases. A common corollary of the statement is that heat does not spontaneously pass from a colder body to a warmer body. The third law of thermodynamics states that a system's entropy approaches a constant value as the temperature approaches absolute zero. With the exception of non crystalline solids (glasses), the entropy of a system at absolute zero is typically close to zero. Though this version of the law is one of the most commonly stated versions, it is only one of a diversity of statements that are labeled as "the zeroth law". Some statements go further, so as to supply the important physical fact that temperature is one dimensional and that one can conceptually arrange bodies in a real number sequence from colder to hotter. These concepts of temperature and of thermal equilibrium are fundamental to thermodynamics and were clearly stated in the nineteenth century. The name 'zeroth law' was invented by Ralph H. Fowler in the 1930s, long after the first, second, and third laws were widely recognized. The law allows the definition of temperature in a non circular way without reference to entropy, its conjugate variable. Such a temperature definition is said to be 'empirical'.
Екінші заң
Термодинамиканың екінші заңы табиғи процестердің қайтымсыздығын көрсетеді және көп жағдайда табиғи процестердің материя мен энергияның, әсіресе температураның кеңістікте біртекті болуға бейімділігін көрсетеді. Оны түрлі қызықты және маңызды тәсілдермен тұжырымдауға болады. Ең қарапайымы – Клаузиус принципі, онда жылу өздігінен суық денеден ыстық денеге өтпейді. Бұл термодинамикалық жүйенің энтропия деп аталатын шаманың бар екенін білдіреді. Осы шама арқылы екінші заң қайтымды және қайтымсыз процестердің кең ауқымына қолданылады. Екінші заңға сәйкес, қайтымды жылу алмасуда, жылудың бір бөлігі (δQ), жүйенің және жылу көздерінің немесе қабылдаушысының температурасының (T) көбейтіндісіне тең, жүйенің конъюгатты айнымалысының, яғни энтропиясының (dS) өзгеруіне: δQ = TdS. Басқаша айтқанда, термодинамикалық процесте энергия таралады.
The second law is applicable to a wide variety of processes, both reversible and irreversible. According to the second law, in a reversible heat transfer, an element of heat transferred, , is the product of the temperature , both of the system and of the sources or destination of the heat, with the increment of the system's conjugate variable, its entropy :
Equivalently, in a thermodynamic process, energy spreads.