3: Varme, energi og arbeid

Termodynamikkens første lov sier at varme er en form for energiutveksling, og at summen av varme og arbeid er en størrelse \(\Delta U\) som er bevart når man ser på et system og omgivelsene som helhet. Loven kan brukes til å finne varmen som utvikles i systemet hvis man kjenner arbeidet som virker på det, eller vice versa. Termodynamikkens andre lov sier at systemer beveger seg mot en tilstand med maksimal multiplisitet, og det viser seg at varme strømmer slik at multiplisiteten maksimeres. Kapittel 4 og 5 er viet til de matematiske verktøyene som er nødvendige for å kunne videreutvikle og studere prinsippene kvantitativt, som gjøres fra og med kapittel 6. På mikroskopisk nivå kan varme ses på som å forandre populasjonene innenfor energinivåene til et kvantemekanisk system, mens arbeid ses på som å forandre energinivåene i seg selv. Forbindelsen mellom den mikroskopiske og den makroskopiske verden er at den mikroskopiske totale energien E er lik den makroskopiske indre energien U.