مزاياي عملي ترموديناميك
هر بار كه اتومبيلي را برانيد ، دستگاه تهويه مطبوعي را روشن كنيد ، يا غذايي را بپزيد ، از مزاياي عملي ترموديناميك استفاده برده‌ايد كه مطالعه‌ي رابطه‌هاي حاكم بر گرما ، كار مكانيكي ، و ديگر جنبه‌هاي انرژي و انتقال انرژي است. براي مثال ، در موتور اتومبيل گرما توسط واكنش شيميايي اكسيژن و بنزين بخار شده در سيلندرهاي موتور توليد مي‌شود. گاز گرم شده ، پيستون‌ها را درون سيلندرها مي‌فشارد و كار مكانيكي انجام مي‌دهد كه اتومبيل را به پيش مي‌راند. اين نمونه‌اي از يك فرايند ترموديناميكي است.
قانون اول ترموديناميكي كه اساس درك چنين فرايندهايي است ، تعميمي از اصل پايستگي انرژي است. اين قانون اصل پايستگي را چنان گسترش مي‌دهد تا تبادل انرژي توسط انتقال گرما و كار مكانيكي را در بر بگيرد و مفهوم انرژي دروني يك دستگاه را به دست مي‌دهد. پايستگي انرژي نقش عمده‌اي در همه‌ي حوزه‌هاي علوم فيزيكي ايفا مي‌كند و به همين دليل قانون اول سودمندي‌هاي بسيار زيادي دارد. براي بيان دقيق رابطه‌هاي انرژي به مفهوم دستگاه ترموديناميكي نياز داريم. گرما و كار به عنوان دو روش انتقال انرژي به داخل يا خارج از چنين دستگاهي است.
همواره درباره‌ي انتقال انرژي به داخل يا از داخل يك دستگاه خاص سخن مي‌گوييم. اين دستگاه مي‌تواند يك وسيله‌ي مكانيكي ، يك اندامگان زيستي يا مقدار مشخصي از ماده ، مانند ماده‌ي سرمازا داخل يك دستگاه تهويه‌ي مطبوع يا بخار در حال انبساط داخل يك توربين باشد. به طور كلي ، يك دستگاه ترموديناميكي مجموعه‌اي از اجسام است كه بهتر است آن را به صورت يك واحد در نظر بگيريم و توانايي تبادل انرژي با محيط اطرافش را دارد.
يك مثال آشنا ، مقداري دانه‌ي ذرت درون قابلمه‌اي در دار است. وقتي قابلمه روي اجاق است با رسانش گرما ، انرژي به دانه‌هاي ذرت داده مي‌شود. وقتي دانه‌هاي ذرت با صدا باز مي‌شوند ، نيروي قائمي رو به بالا به در-پوش
وارد مي‌كنند و با جا‌به‌جا كردن آن كار انجام مي‌دهند ، حالت دانه‌هاي ذرت در اين فرايند تغيير مي‌كند زيرا موقع باز شدن ، حجم ، دما و فشار همه تغيير مي‌كنند. فرايندي مانند اين ، كه در آن حالت دستگاه ترموديناميكي تغيير مي‌كند ، فرايند ترموديناميكي ناميده مي‌شود.
ترموديناميك غير از دانه‌هاي ذرت در بسياري از مسئله‌هاي كاربردي ريشه‌هاي عميقي دارد. موتور بنزيني در يك اتومبيل ، موتورهاي جت در يك هواپيما و موتورهاي موشك در يك وسيله‌ي پرتابي از گرماي احتراق حاصل از سوخت در انجام كار مكانيكي براي به پيش راندن وسيله استفاده مي‌كنند. بافت ماهيچه‌اي در اندامگان زنده ، انرژي شيميايي موجود در غذا را مي‌سوزاند و صرف انجام كار مكانيكي روي اطراف اندامگان مي‌كند. ماشين يا توربين بخار براي انجام كار مكانيكي ، مانند به كار درآمدن يك مولد الكتريكي يا كشيدن يك قطار ، از گرماي احتراق زغال يا ديگر سوخت‌ها استفاده مي‌كند.
هر بار كه اتومبيلي را برانيد ، دستگاه تهويه مطبوعي را روشن كنيد ، يا غذايي را بپزيد ، از مزاياي عملي ترموديناميك استفاده برده‌ايد كه مطالعه‌ي رابطه‌هاي حاكم بر گرما ، كار مكانيكي ، و ديگر جنبه‌هاي انرژي و انتقال انرژي است. براي مثال ، در موتور اتومبيل گرما توسط واكنش شيميايي اكسيژن و بنزين بخار شده در سيلندرهاي موتور توليد مي‌شود. گاز گرم شده ، پيستون‌ها را درون سيلندرها مي‌فشارد و كار مكانيكي انجام مي‌دهد كه اتومبيل را به پيش مي‌راند. اين نمونه‌اي از يك فرايند ترموديناميكي است.
قانون اول ترموديناميكي كه اساس درك چنين فرايندهايي است ، تعميمي از اصل پايستگي انرژي است. اين قانون اصل پايستگي را چنان گسترش مي‌دهد تا تبادل انرژي توسط انتقال گرما و كار مكانيكي را در بر بگيرد و مفهوم انرژي دروني يك دستگاه را به دست مي‌دهد. پايستگي انرژي نقش عمده‌اي در همه‌ي حوزه‌هاي علوم فيزيكي ايفا مي‌كند و به همين دليل قانون اول سودمندي‌هاي بسيار زيادي دارد. براي بيان دقيق رابطه‌هاي انرژي به مفهوم دستگاه ترموديناميكي نياز داريم. گرما و كار به عنوان دو روش انتقال انرژي به داخل يا خارج از چنين دستگاهي است.
همواره درباره‌ي انتقال انرژي به داخل يا از داخل يك دستگاه خاص سخن مي‌گوييم. اين دستگاه مي‌تواند يك وسيله‌ي مكانيكي ، يك اندامگان زيستي يا مقدار مشخصي از ماده ، مانند ماده‌ي سرمازا داخل يك دستگاه تهويه‌ي مطبوع يا بخار در حال انبساط داخل يك توربين باشد. به طور كلي ، يك دستگاه ترموديناميكي مجموعه‌اي از اجسام است كه بهتر است آن را به صورت يك واحد در نظر بگيريم و توانايي تبادل انرژي با محيط اطرافش را دارد.
يك مثال آشنا ، مقداري دانه‌ي ذرت درون قابلمه‌اي در دار است. وقتي قابلمه روي اجاق است با رسانش گرما ، انرژي به دانه‌هاي ذرت داده مي‌شود. وقتي دانه‌هاي ذرت با صدا باز مي‌شوند ، نيروي قائمي رو به بالا به در-پوش
وارد مي‌كنند و با جا‌به‌جا كردن آن كار انجام مي‌دهند ، حالت دانه‌هاي ذرت در اين فرايند تغيير مي‌كند زيرا موقع باز شدن ، حجم ، دما و فشار همه تغيير مي‌كنند. فرايندي مانند اين ، كه در آن حالت دستگاه ترموديناميكي تغيير مي‌كند ، فرايند ترموديناميكي ناميده مي‌شود.
ترموديناميك غير از دانه‌هاي ذرت در بسياري از مسئله‌هاي كاربردي ريشه‌هاي عميقي دارد. موتور بنزيني در يك اتومبيل ، موتورهاي جت در يك هواپيما و موتورهاي موشك در يك وسيله‌ي پرتابي از گرماي احتراق حاصل از سوخت در انجام كار مكانيكي براي به پيش راندن وسيله استفاده مي‌كنند. بافت ماهيچه‌اي در اندامگان زنده ، انرژي شيميايي موجود در غذا را مي‌سوزاند و صرف انجام كار مكانيكي روي اطراف اندامگان مي‌كند. ماشين يا توربين بخار براي انجام كار مكانيكي ، مانند به كار درآمدن يك مولد الكتريكي يا كشيدن يك قطار ، از گرماي احتراق زغال يا ديگر سوخت‌ها استفاده مي‌كند.