ترمودینامیک (به فرانسوی: Thermodynamique، ترمودینامیک) (به انگلیسی: Thermodynamics، ترموداینامیکس) یا دماپویایی شاخه‌ای از علوم طبیعی است که به بحث راجع به گرما و نسبت آن با انرژی و کار می‌پردازد. ترمودینامیک متغیرهای ماکروسکوپیک (همانند دما، انرژی داخلی، آنتروپی و فشار) را برای توصیف حالت مواد تعریف و چگونگی ارتباط آن‌ها و قوانین حاکم بر آن‌ها را بیان می‌نماید. ترمودینامیک رفتار میانگینی از تعداد زیادی از ذرات میکروسکوپیک را بیان می‌کند. قوانین حاکم بر ترمودینامیک را از طریق مکانیک آماری نیز می‌توان بدست آورد.

ترمودینامیک موضوع بخش گسترده‌ای از علم و مهندسی است – همانند: موتور، گذار فاز، واکنش‌های شیمیایی، پدیده‌های انتقال و حتی سیاه چاله‌ها-. محاسبات ترمودینامیکی برای زمینه‌های فیزیک، شیمی، مهندسی نفت، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک، زیست‌شناسی یاخته، مهندسی پزشکی، دانش مواد و حتی اقتصاد لازم است.

عمده بحث‌های تجربی ترمودینامیک در چهار قانون بنیادی آن بیان گردیده‌اند: قانون صفرم، اول، دوم و سوم ترمودینامیک. قانون اول وجود خاصیتی از سیستم ترمودینامیکی به نام انرژی داخلی را بیان می‌کند. این انرژی از انرژی جنبشی که ناشی از حرکت کلی سیستم و نیز از انرژی پتانسیل که سیستم نسبت به محیط پیرامونش دارد، متمایز است. قانون اول همچنین دو شیوهٔ انتقال انرژی یک سیستم بسته را بیان می‌کند: انجام کار یا انتقال حرارت. قانون دوم به دو خاصیت سیستم، دما و آنتروپی، مربوط است. آنتروپی محدودیت‌ها – ناشی از برگشت‌ناپذیری سیستم – بر میزان کار ترمودینامیکی قابل تحویل به یک سیستم بیرونی طی یک فرایند ترمودینامیکی را بیان می‌کند. دما، خاصیتی که با قانون صفرم ترمودینامیک تا حدودی تبیین می‌گردد، نشان‌دهندهٔ جهت انتقال انرژی حرارتی (گرما) بین دو سیستم در نزدیکی یکدیگر است. این خاصیت همچنین به صورت کیفی با واژه‌های داغ یا سرد بیان می‌گردد.

از دیدگاه تاریخی ترمودینامیک با آرزوی افزایش بازده موتورهای بخار گسترش یافت. به ویژه به سبب تلاش‌های فیزیکدان فرانسوی، نیکولا لئونارد سعدی کارنو که اعتقاد داشت افزایش بازده موتورهای بخار می‌تواند رمز پیروزی فرانسه در نبردها ناپلئون باشد. فیزیکدان انگلیسی، لرد کلوین، نخستین کسی بود که در سال ۱۸۵۴ تعریفی کوتاه برای ترمودینامیک ارائه داد:

«ترمودینامیک مبحثی است که ارتباط حرارت با نیروهای عامل بر قطعاتِ به هم‌پیوسته‌ای که پیکر سیستم‌ها را تشکیل می‌دهند، و همچنین رابطه میان حرارت با عامل الکتریسیته را بیان می‌کند.»

در ابتدا ترمودینامیک ماشین‌های بخار به صورت عمده راجع به خصوصیات گرمایی مواد مورد کاربرد- بخار آب – بود. بعدها این مبحث به فرایندهای انتقال انرژی در واکنش‌های شیمیایی مرتبط گردید. ترمودینامیک شیمیایی اثر آنتروپی بر فرایندهای شیمیایی را مورد بحث قرار می‌دهد. همچنین ترمودینامیک آماری (یا مکانیک آماری) با پیش‌بینی‌های آماری از رفتار ذرات سیستم، ترمودینامیک ماکروسکوپیک را توجیه می‌نماید.

فهرست مطالب:

کاربرد اصل اول ترمودینامیک در شیمی (ترموشیمی)

کاربرد مهم اصل اول ترمودینامیک

انواع واکنش

قانون لاوازیه یا لاپلاس بر اساس اصل اول ترمودینامیک

انواع کالریمتر یا گرماسنج

گرمای واکنش در حجم ثابت

گرمای واکنش در فشار ثابت

حالات استاندارد

قانون ژول

ظرفیت گرمایی مولی در فشار ثابت برای یک جسم خالص

آلوتروپی

قانون هس

آنتالپی تشکیل

آنتالپی استاندارد تشکیل

انرژی پیوند کووالانسی

انرژی شبکه بلورهای یونی

سیکل بورن هابر

مرحله مستقیم

مراحل غیر مستقیم

سلواته شدن یا آبپوشی چیست؟

اصل دوم ترمودینامیک در مورد تبدیل گرما به کار

توضیح ماشین گرمایی

تعریف ماشین

بازده ماشین

اصل تامسن و نظریه کلوزیوس

اهمیت اصل دوم ترمودینامیک

مراحل سیکل برگشت پذیر کارنو در یک سیلندر

مرحله ایزوترم انبساط

توضیح کار یخچال

بازده یخچال

آنتروپی – یک تابع حالت جدید

محاسبه عدم تساوی یا نامساوی کلوزیوس

سیکل برگشت ناپذیر کارنو

کاربرد اصل دوم در مورد سیستم ایزوله

آنتروپی سیکل کارنو

روش محاسبه کار برگشت پذیر انجام شده در اثر انبساط ایزوترم یک مول گاز کامل

آنتروپی به عنوان تابعی از دو متغیر دما و حجم

تغییر آنتروپی در یک مرحله برگشت ناپذیر

انواع تغییر حالت جسم خالص

اصل سوم ترمودینامیک

و…