คำถาม: อุณหพลศาสตร์ คืออะไร?

text: อุณหพลศาสตร์ (/อุน-หะ-พะ-ละ-สาด/ หรือ /อุน-หะ-พน-ละ-สาด/) หรือ เทอร์โมไดนามิกส์ (English: thermodynamics; มาจากภาษากรีก thermos = ความร้อน และ dynamis = กำลัง) เป็นสาขาของฟิสิกส์ ที่ศึกษาความสัมพันธ์เกี่ยวกับ ความร้อน อุณหภูมิ งาน และพลังงาน ในช่วงแรกการศึกษาอุณหพลศาสตร์เกิดจากการศึกษาเรื่องเครื่องจักรความร้อน ต่อมาในภายหลัง นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักว่า อุณหพลศาสตร์ครอบคลุมถึงกระบวนการการเปลี่ยนแปลงมหาศาล ทั้งสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต ทั้งในโลกตลอดจนทั้งจักรวาล เช่น การทำนายถึงจุดกำเนิดและดับสูญของจักรวาลด้วยกฎข้อที่ 2 ของอุณหพลศาสตร์ และการบ่งบอกทิศทางของเวลา (direction of time) ด้วยการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาหลักทางฟิสิกส์นับแต่ช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 เป็นต้นมา
title: อุณหพลศาสตร์

text: หมวดหมู่:ฟิสิกส์ หมวดหมู่:หลักการสำคัญของฟิสิกส์
title: อุณหพลศาสตร์

text: สำหรับในระบบปิด (ระบบที่ไม่ยอมให้เกิดการถ่ายเทมวลสาร) ขอบเขตของระบบเป็นสิ่งที่มีอยู่จริง ในขณะที่ระบบเปิด (ยอมให้มีการถ่ายเทมวลสาร) ขอบเขตมักจะมาจากการสร้างในจินตนาการ
title: ขอบเขต (อุณหพลศาสตร์)

text: Malcolm Longair. Theoretical Concepts in Physics: An Alternative View of Theoretical Reasoning in Physics, 2nd edition. Cambridge University Press, 2003. (รายละเอียดของกฎทั้ง 4 ข้อ และ เรื่องของการ์โน และจูล) Ronald Lane Reese. University Physics. Brooks Cole, 1999. (รายละเอียดของกฎทั้ง 4 ข้อ) George Gamow. Biography of Physics. Harper & brothers, 1961. (see also Dover edition, 1988) (เรื่องของ แบล็ก รัมฟอร์ด และการ์โน) Alan Lightman. Great Ideas in Physics. McGraw-Hill, 1992. (เรื่องของฟ็อน ไมเออร์ และ การ์โน ) Thomas Crump. A Brief History of Science: As Seen Through the Development of Scientific Instruments. Carroll & Graf Publishers, 2002. (เรื่องของเคลวิน) Charles Ruhla. The Physics of Chance: from Blaise Pascal to Niels Bohr. Oxford University Press, 1992. (เรื่องของแมกซ์เวลล์ บ็อลทซ์มัน) Cathy Cobb, Harold Goldwhite. Creations of Fire: Chemistry's Lively History from Alchemy to the Atomic Age. Plenum Pr, 1995. (เรื่องราวของกิ๊บส์) รศ. เทพจำนงค์ แสงสุนทร. เอกสารประกอบการสอน: กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์. 2005. (อุณหพลศาสตร์ vs. กลศาสตร์สถิติ)
title: อุณหพลศาสตร์

text: กล่าวถึงกฎทรงพลังงาน โดยอธิบายได้ดังนี้
title: อุณหพลศาสตร์

text: ถ้าระบบ A และ B อยู่ในภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ และระบบ B และ C อยู่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์แล้ว ระบบ A และ C จะอยู่ในภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ด้วยเช่นกัน
title: อุณหพลศาสตร์

text: S = k ∗ l o g [ W ] {\displaystyle S=k*log[W]\,}
title: อุณหพลศาสตร์

text: ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งก็คือ อุณหพลศาสตร์ไม่สามารถบอกได้ว่า งาน ที่เกิดขึ้นจริงในระบบจะมีค่าเท่าใด บอกได้แต่เพียงว่างานที่เกิดขึ้นได้มากที่สุดจะมีค่าเท่าใด ทั้งนี้เนื่องจากงานที่เกิดขึ้นได้มากสุดเกิดจากกระบวนการผันกลับได้ ในขณะที่กระบวนการที่เกิดขึ้นจริงเป็นกระบวนการผันกลับไม่ได้
title: อุณหพลศาสตร์

text: ที่ออสเตรีย ลูทวิช บ็อลทซ์มัน ประทับใจงานของแมกซ์เวลล์เป็นอย่างมาก และได้นำแนวคิดเรื่องอะตอมและทฤษฎีความน่าจะเป็นไปพัฒนาต่อจนสามารถสร้างนิยามใหม่ของเอนโทรปีในระดับจุลภาคได้ ดังนี้
title: อุณหพลศาสตร์

text: เครื่องจักรความร้อน เครื่องจักรนิรันดร์
title: อุณหพลศาสตร์

text: นั่นคือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของระบบมีคุณสมบัติเป็นฟังก์ชันเพิ่มทางเดียว (monotonically increasing) โดยเราพิจารณาเอนโทรปีเป็นฟังก์ชันของเวลา. จากคุณสมบัตินี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเราสามารถพิจารณาเอนโทรปีในการระบุทิศทางของเวลาได้
title: อุณหพลศาสตร์

text: ไม่มีเครื่องจักรความร้อนใด ๆ ที่จะให้ประสิทธิภาพ 100 % (เคลวิน-พลังค์)
title: อุณหพลศาสตร์

text: H 2 ( g ) + 1 / 2 O 2 ( g ) − − − − > H 2 O ( l ) {\displaystyle H_{2}(g)+1/2O_{2}(g)---->H_{2}O(l)}
title: อุณหพลศาสตร์

text: กล่าวถึงอุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์ โดยอธิบายได้ดังนี้
title: อุณหพลศาสตร์

text: เมื่อพิจารณาจากสมการสมดุลพลังงานในระบบอุณหพลศาสตร์ จะได้ระดับของพลังงานจำนวนหนึ่งที่เรียกชื่อว่า Thermodynamic potential ซึ่งสามารถวัดได้จากระบบ พลังงานที่สำคัญ 5 ตัวได้แก่
title: อุณหพลศาสตร์

text: กล่าวถึงการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีหรือพลังงานเสียในระบบอิสระ โดยอธิบายได้หลายแบบดังนี้
title: อุณหพลศาสตร์

text: นั่นคือภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์มีคุณสมบัติถ่ายทอด (transitive) ได้นั่นเอง
title: อุณหพลศาสตร์

text: 2. Parm Suksakul (2003). A Pity Boy. 0895643421
title: ขอบเขต (อุณหพลศาสตร์)

text: กล่าวถึงภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ โดยอธิบายได้ดังนี้
title: อุณหพลศาสตร์

text: สำหรับในเครื่องยนต์ ขอบเขตเคลื่อนที่ไม่ได้คือการที่ลูกสูบถูกยึดตรึง อันเป็นช่วงที่กระบวนการปริมาตรคงที่เกิดขึ้น และในเครื่องยนต์เดียวกัน การเคลื่อนที่ของขอบเขตคือการเคลื่อนที่ขึ้น-ลงของลูกสูบนั่นเอง
title: ขอบเขต (อุณหพลศาสตร์)

text: อย่างไรก็ตามอุณหพลศาสตร์ดั้งเดิมมีข้อดีตรงที่ ทฤษฎีนี้เป็นอิสระต่อทฤษฎีอะตอม ไม่ว่าทฤษฎีอะตอมจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรก็ตาม เรายังสามารถใช้อุณหพลศาสตร์ในการอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติในระดับมหภาคได้เสมอ
title: อุณหพลศาสตร์

text: เอนโทรปีของระบบอิสระไม่มีทางที่จะลดลงในกระบวนการใดๆ (ทั่วไป)
title: อุณหพลศาสตร์

text: เอนโทรปีของสารสนเทศ ที่พัฒนาต่อมาจากแนวความคิดดั้งเดิมของ แชนนอน นั้นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับ เอนโทรปี ของ อุณหพลศาสตร์
title: ทฤษฎีสารสนเทศ

text: ความร้อนจากแหล่งที่มีอุณหภูมิต่ำ ไม่สามารถถ่ายเทไปยังแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าได้ โดยธรรมชาติ (เคลาซีอุส)
title: อุณหพลศาสตร์

text: หลังจากนั้น เคลวินได้นิยามกฎข้อที่ 2 อย่างเป็นทางการในปี ค.ศ. 1874 (ดูนิยามกฎข้อที่ 2 ของเคลวินในหัวข้อถัดไป)
title: อุณหพลศาสตร์

text: ระบบอุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics system) คือส่วนหนึ่งของจักรวาลที่เรากำลังพิจารณาอยู่ โดยเราจะต้องกำหนดขอบเขตของระบบ (ไม่ว่าจะเป็นขอบเขตจริงหรือขอบเขตในจินตนาการ) ให้ชัดเจน ส่วนอื่น ๆ ของจักรวาลที่ไม่อยู่ในระบบเรียกว่า สิ่งแวดล้อม ระบบอุณหพลศาสตร์ที่สำคัญมี 3 ประเภท คือ
title: อุณหพลศาสตร์

text: เอนโทรปี ทัศนศิลป์ ธรณีศิลป์ ศิลปะสมัยใหม่ อุณหพลศาสตร์ ลัทธิจุลนิยม ศิลปะเชิงแนวคิด ศิลปะตะวันตก ศิลปะเฉพาะที่ ภูมิศิลป์ แอนดี โกลด์สเวิร์ทธี แนนซี โฮลต์ ศิลปะจัดวาง
title: โรเบิร์ต สมิธสัน

text: จากการพิจารณาพลังงานเสรีของน้ำพบว่ามีค่าน้อยกว่าของไฮโดรเจนและออกซิเจน ดังนั้นปฏิกิริยานี้ควรจะเกิดขึ้นได้ แต่จากการทดลองที่อุณหภูมิปกติพบว่าไม่เกิดปฏิกิริยา ในความเป็นจริงปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดช้ามาก จนสังเกตไม่ได้ ถ้าเราใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาลงไปก็จะได้น้ำตามสมการ
title: อุณหพลศาสตร์

text: เมื่ออุณหภูมิสัมบูรณ์ลู่เข้าศูนย์ เอนโทรปีของระบบจะลู่เข้าค่าคงที่
title: อุณหพลศาสตร์

text: พลังงานของระบบที่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการอะเดียแบติก (กระบวนการที่ไม่มีการถ่ายเทความร้อน) จะไม่ขึ้นกับวิถีทางหรือทิศทางของงานที่กระทำต่อระบบในกระบวนการนั้น ๆ การเปลี่ยนแปลงจะขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายเท่านั้น
title: อุณหพลศาสตร์