termodinamika (nauk o toploti), ena od glavnih vej fizike; ukvarja se z zvezami med toploto in drugimi oblikami energije (npr. mehanske, električne, magnetne). Splošno termodinamiko sestavljajo trije temeljni zakoni: prvi zakon termodinamike oz. energijski zakon je posplošitev zakona o ohranitvi energije iz mehanike: sprememba notranje energije termodinamskega sistema (npr. molekul plina v posodi) je enaka delu (npr. stiskanje plina z batom) in toploti, ki ju od zunaj dovedemo v sistem ali odvedemo iz njega. Drugi zakon termodinamike oz. entropijski zakon je v zvezi z dejstvom, da teče toplota vedno z mesta z višjo na mesto z nižjo temperaturo. Fizikalni procesi, ki bi potekali neodvisno od okolice in pri katerih bi se zmanjševala entropija, so nemogoči (dva razl. plina se zmešata brez zunanjih vplivov, tj. sama od sebe, ločita pa se nikoli več). Entropija sistema se pri ireverzibilnih spremembah povečuje, pri reverzibilnih ohranja, nikoli pa se v zaprtem sistemu ne zmanjšuje. Po tretjem zakonu termodinamike oz. Nernstovem zakonu je ničla absolutne temperature nedosegljiva. K tem zakonom dopišemo še ničti zakon termodinamike, ki pravi, da imajo telesa v toplotnem stiku enako temperaturo. Po prvem zakonu termodinamike je nemogoče zgraditi stroj, ki bi deloval periodično (ponavljal krožno spremembo), in bi pri tem oddajal več dela, kakor mu dovedemo toplote (perpetuum mobile prve vrste). Ta zakon pa npr. dovoljuje, da bi stroj iz morja jemal toploto in z njo poganjal ladjo. Poskusi in drugi zakon termodinamike ovržejo to možnost in pokažejo, da stroj, ki bi ponavljal periodično krožno spremembo, prejemal toploto pri konstantni temperaturi (npr. iz toplotnega rezervoarja) in bi ob tem oddajal mehansko delo, ni uresničljiv (perpetuum mobile druge vrste). Iz zakonov termodinamike lahko izpeljemo številne fizikalne in kemične zakonitosti, določamo ravnovesna stanja in smeri poteka nereverzibilnih procesov. Za izpeljavo izrazov o časovnem poteku neravnovesnih procesov obravnavamo termodinamske procese kot statistične procese velikega števila delcev (1 l plina vsebuje pribl. 3 · 1022 atomov ali molekul), ki so pod vplivom mehanskih in elektromagnetnih sil. Eksaktna obravnava gibanja posameznih delcev je zaradi velikanskega števila podatkov nemogoča. Statistična mehanika je veja termodinamike, ki opisuje obnašanje makroskopskih sistemov ali statističnih skupkov (ansamblov) velikega števila sistemov na osnovi statističnih opisov. Za klasične delce (z zveznimi lastnostmi) velja klasična statistična mehanika, za kvantne delce (z diskretnimi lastnostmi) pa kvantna statistična mehanika (kvantna teorija). S statistično mehaniko dobro pojasnimo termodinamična ravnovesna stanja, poteke ireverzibilnih procesov pa zaenkrat le približno. Sisteme z majhnim številom delcev (npr. manjša atomska jedra) lahko opišemo s kvantno mehaniko, že pri srednje težkih jedrih pa moramo opustiti natančen opis in uporabiti kvantno statistiko. To je posledica dejstva, da lahko od zunaj opazujemo in vplivamo le na nekatere lastnosti v sistemu (v plinu npr. na skupni tlak, ne pa na posamezne delce, ki ga povzročajo).
Dostopnost