Thuat ngu nhiet đong hoc (hoac nhiet đong luc hoc) co hai nghia:

Khoa hoc ve nhiet va cac đong co nhiet (nhiet đong hoc co đien)
Khoa hoc ve cac he thong o trang thai can bang (nhiet đong hoc can bang)
Ban đau, nhiet đong hoc chi mang nghia thu nhat. Ve sau, cac cong trinh tien phong cua Ludwig Boltzmann đa đem lai nghia thu hai. 
Cac nguyen ly nhiet đong hoc co the ap dung cho nhieu he vat ly, chi can biet su trao đoi nang luong voi moi truong ma khong phu thuoc vao chi tiet tuong tac trong cac he ay. Albert Einstein đa dua vao nhiet đong hoc đe tien đoan ve phat xa tu nhien. Gan đay con co mot nghien cuu ve nhiet đong hoc ho đen. 

Nhiet đong hoc la ly thuyet vat ly duy nhat tong quat, trong kha nang ung dung va trong cac co so ly thuyet cua no, ma toi tin rang se khong bao gio bi lat đo. — Albert Einstein
Nhiet đong hoc thuong đuoc coi la mot bo phan cua vat ly thong ke, thuoc ve mot trong so nhung ly thuyet lon lam nen tang cho nhung kien thuc đuong đai ve vat chat.


Lich su Nhung nghien cuu đau tien ma chung ta co the xep vao nganh nhiet đong hoc chinh la nhung cong viec đanh dau va so sanh nhiet đo, hay su phat minh cua cac nhiet bieu, lan đau tien đuoc thuc hien boi nha khoa hoc nguoi Đuc Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) - nguoi đa đe xuat ra thang đo nhiet đo đau tien mang ten ong. Trong thang nhiet nay, 32 đo F va 212 đo F la nhiet đo tuong ung voi thoi điem nong chay cua nuoc đa va soi cua nuoc. Nam 1742, nha bac hoc Thuy Si Anders Celsius (1701-1744) cung xay dung nen mot thang đo nhiet đo đanh so tu 0 đen 100 mang ten ong dua vao su gian no cua thuy ngan.
Nhung nghien cuu tiep theo lien quan đen qua trinh truyen nhiet giua cac vat the. Neu nhu nha bac hoc Daniel Bernoulli (1700-1782) đa nghien cuu đong hoc cua cac chat khi va đua ra lien he giua khai niem nhiet đo voi chuyen đong vi mo cua cac hat. Nguoc lai, nha bac hoc Antoine Lavoisier (1743-1794) lai co nhung nghien cuu va ket luan rang qua trinh truyen nhiet đuoc lien he mat thiet voi khai niem dong nhiet nhu mot dang chat luu.
Tuy nhien, su ra đoi that su cua bo mon nhiet đong hoc la phai cho đen mai the ki thu 19 voi su xuat hien cua nha vat ly nguoi Phap Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796-1832) cung voi cuon sach cua ong mang ten "Y nghia cua nhiet đong nang va cac đong co ung dung loai nang luong nay". Ong đa nghien cuu nhung co may đuoc goi la đong co nhiet: mot he nhan nhiet tu mot nguon nong đe thuc hien cong duoi dang co hoc đong thoi truyen mot phan nhiet cho mot nguon lanh. Chinh tu đay đa dan ra đinh luat bao toan nang luong (tien đe cho nguyen ly thu nhat cua nhiet đong hoc), va đac biet, khai niem ve qua trinh thuan nghich ma sau nay se lien he chat che voi nguyen ly thu hai. Ong cung bao ve cho y kien cua Lavoisier rang nhiet đuoc truyen đi dua vao su ton tai cua mot dong nhiet nhu mot dong chat luu.
Nhung khai niem ve cong va nhiet đuoc nghien cuu ki luong boi nha vat ly nguoi Anh James Prescott Joule (1818-1889) tren phuong dien thuc nghiem va boi nha vat ly nguoi Đuc Robert von Mayer (1814-1878) tren phuong dien ly thuyet xay dung tu co so chat khi. Ca hai đeu đi toi mot ket qua tuong đuong ve cong va nhiet trong nhung nam 1840 va đi đen đinh nghia ve qua trinh chuyen hoa nang luong. Chung ta đa biet rang su ra đoi cua nguyen ly thu nhat cua nhiet đong hoc la do mot cong lao to lon cua Mayer.
Nha vat ly nguoi Phap Emile Clapeyron (1799-1864) đa đua ra phuong trinh trang thai cua chat khi ly tuong vao nam 1843.
Tuy nhien, chi đen nam 1848 thi khai niem nhiet đo cua nhiet đong hoc moi đuoc đinh nghia mot cach thuc nghiem bang Kelvin boi nha vat ly nguoi Anh, mot nha quy toc co ten la Sir William Thomson hay con goi la Lord Kelvin (1824-1907). Chung ta khong nen nham lan ong voi nha vat ly cung ho Joseph John Thompson (1856-1940), nguoi đa kham pha ra electron va đa phat trien ly thuyet ve hat nhan.
Nguyen ly thu hai cua nhiet đong hoc đa đuoc gioi thieu mot cach gian tiep trong nhung ket qua cua Sadi Carnot va đuoc cong thuc hoa mot cach chinh xac boi nha vat ly nguoi Đuc Rudolf Clausius (1822-1888) - nguoi đa đua ra khai niem entropy vao nhung nam 1860.
Nhung nghien cuu tren đay đa cho phep nha phat minh nguoi Scotland James Watt (1736-1819) hoan thien may hoi nuoc va tao ra cuoc cach mang cong nghiep o the ki thu 19.
Cung can phai nhac đen nha vat ly nguoi Ao Ludwig Boltzmann (1844-1906), nguoi đa gop phan khong nho trong viec đon nhan entropy theo quan niem thong ke va phat trien ly thuyet ve chat khi vao nam 1877. Tuy nhien, đau kho vi nhung nguoi cung thoi khong hieu va cong nhan, ong đa tu tu khi tai nang con đang no ro. Chi đen mai ve sau thi ten tuoi ong moi đuoc cong nhan va nguoi ta đa khac len mo ong, o thanh pho Vienne, cong thuc noi tieng W = k.logO ma ong đa tim ra.
Rieng ve linh vuc hoa nhiet đong, chung ta phai ke đen ten tuoi cua nha vat ly Đuc Hermann von Helmholtz (1821-1894) va nha vat ly Hoa Ky Willard Gibbs (1839-1903). Chinh Gibbs la nguoi đa co nhung đong gop vo cung to lon trong su phat trien cua vat ly thong ke.
Cuoi cung, đe ket thuc luoc su cua nganh nhiet đong hoc, xin đuoc nhac đen nha vat ly nguoi Bi goc Nga Ilya Prigonine (sinh nam 1917) - nguoi đa đuoc nhan giai Nobel nam 1977 ve nhung phat trien cho nganh nhiet đong hoc khong can bang.


Phuong phap Nhiet đong hoc chia vu tru ra thanh cac he ngan cach boi bien gioi (co that hay tuong tuong). Tat ca cac he khong truc tiep nam trong nghien cuu đuoc quy la moi truong xung quanh. Co the chia nho mot he thanh nhieu he con, hoac nhom cac he nho thanh he lon. Thuong, moi he nam o mot trang thai nhat đinh đac trung boi mot so thong so (thong so sau va thong so rong). Cac thong so nay co the đuoc lien he qua cac phuong trinh trang thai. Xem them trang cac trang thai vat chat.


Nhiet đong hoc co đien Nhiet va nhiet đo la nhung khai niem co ban cua nhiet đong hoc. Nhiet đong hoc co đien nghien cuu tat ca nhung hien tuong chiu su chi phoi cua:

Nhiet
Su bien thien cua nhiet


= Nhiet va nhiet đo =
Bang truc giac, moi chung ta đeu biet đen khai niem nhiet đo. Mot vat đuoc xem la nong hay lanh tuy theo nhiet đo cua no cao hay thap. Nhung that kho đe đua ra mot đinh nghia chinh xac ve nhiet đo. Mot trong nhung thanh tuu cua nhiet đong hoc trong the ky 19 la đa đua ra đuoc đinh nghia ve nhiet đo tuyet đoi cua mot vat, đo bang đon vi Kelvin, đo khong tuyet đoi = khong đo Kelvin ≈ -273.15 đo C.
Khai niem nhiet con kho đinh nghia hon. Mot ly thuyet co, đuoc bao ve boi Antoine Lavoisier, cho rang nhiet la mot dich the đac biet (khong mau sac, khong khoi luong), goi la chat nhiet, chay tu vat nay sang vat khac. Mot vat cang chua nhieu chat nhiet thi no cang nong. Thuyet nay sai o cho chat nhiet khong the đong nhat voi mot đai luong vat ly đuoc bao toan. Ve sau, nhiet đong hoc đa lam ro nghia cho khai niem nhiet luong trao đoi.


= Cac đong co nhiet =
Nhiet đong hoc co đien đa vuon len voi tu cach la khoa hoc cua cac đong co nhiet hay khoa hoc ve nhiet đong nang.
Nicolas Leonard Sadi Carnot đa mo đau cho cac nghien cuu hien đai ve cac đong co nhiet trong mot tieu luan co tinh nen tang: "Y nghia cua nhiet đong nang va cac đong co ung dung loai nang luong nay" (1823). Chu trinh Carnot, đuoc trinh bay trong tieu luan nay, van con la mot vi du ly thuyet đien hinh trong cac nghien cuu ve cac đong co nhiet. Ngay nay, thay vi dung khai niem nhiet đong nang, nguoi ta phat bieu rang cac đong co nhiet co kha nang sinh cong co hoc, đong thoi tim hieu cach thuc su dung nhiet đe tao ra cong.
Moi chuyen đong cua cac vat trong the gioi vi mo (khoang gan 1 milimet tro len đuoc xem la vi mo) đeu co the sinh nhiet, voi y nghia la no lam cho vat nong them. Co the thu nghiem bang cach xoa hai ban tay vao nhau.
Nguoc lai, nhiet cung co the lam cho cac vat the vi mo chuyen đong (Vi du: co the quan sat su chuyen đong cua nuoc khi đuoc đun soi). Đay la co so đe che tao cac đong co nhiet. Chung la cac he vi mo, trong đo chuyen đong đuoc duy tri nho su chenh lech nhiet đo giua bo phan "nong" va bo phan "lanh".


Nhiet đong hoc can bang Đinh nghia nhiet đong hoc nhu la mot khoa hoc ve cac he o trang thai can bang la mot cach tiep can vua tong quat vua rat chat che. Nhiet đong hoc can bang lam viec voi cac qua trinh trao đoi nang luong (va, do đo, vat chat) o trang thai gan can bang. Cac qua trinh nhiet đong hoc khong can bang đuoc nghien cuu boi nhiet đong hoc phi can bang.


= Can bang tinh va quy luat cua cac so lon =
Khi ta tung rat nhieu lan mot con xuc xac co cau truc that đeu, ta co the đoan truoc mot cach chac chan rang tan so xuat hien cua moi mat đeu xap xi 1/6. So lan tung cang nhieu thi cac tan so xuat hien cua tung mat cang gan nhau boi vi con xuc xac đa khai thac tat ca cac kha nang nhan đuoc. Đieu tuong tu cung xay ra khi ta cho mot giot chat mau vao mot coc nuoc. Cho cang lau ta thay coc nuoc cang tro đuoc nhuom mau đeu boi le cac phan tu mau cho vao đa khai thac tat ca cac kha nang nhan đuoc - o đay la cac vung ben trong coc.
Cac quan sat tren co the đuoc tong quat hoa. Trong mot he rat lon, va khi trang thai can bang cua no co the đat đuoc, nguoi ta co the du đoan chinh xac "so phan" cua he ngay ca khi "so phan" cua nhieu bo phan khong the xac đinh đuoc.


 O cap đo nguyen tu  Ngay nay ta biet rang nguyen tu ton tai va chung rat nho. Noi cach khac, trong bat cu mot mau vat chat nao cung co rat nhieu nguyen tu, trong mot hat cat co hang ti ti nguyen tu. Nhieu đinh luat vat ly cua the gioi vi mo khong ap dung đuoc cho cac nguyen tu.


 Can bang nhiet  Nghien cuu ve cac can bang nhiet co tam quan trong đac biet. Tat ca cac the cua vat chat (khi, long, ran, ban long,...) va tat ca cac hien tuong vat ly (co, đien - tu, quang,...) đeu co the nghien cuu thong qua ly luan tren su can bang cua cac he lon. Nhiet đong hoc, ma nguoi ta hay đong nhat voi vat ly thong ke, la mot trong nhung nen tang vung chac nhat tren đo cac kien thuc hien đai ve vat chat đuoc xay dung.


Cac đinh luat Cac đinh luat cua nhiet đong luc hoc con đuoc goi la cac nguyen ly nhiet đong luc hoc.


= Đinh luat 0 =

Đinh luat 0, hay nguyen ly can bang nhiet đong, noi ve can bang nhiet đong. Hai he nhiet đong đang nam trong can bang nhiet đong  voi nhau khi chung đuoc cho tiep xuc voi nhau nhung khong co trao đoi nang luong. No đuoc phat bieu nhu sau: "Neu hai he co can bang nhiet đong voi cung mot he thu ba thi chung cung can bang nhiet đong voi nhau".
Đinh luat 0 đuoc phat bieu muon hon 3 đinh luat con lai nhung lai rat quan trong nen đuoc đanh so 0. Can bang nhiet đong bao ham ca can bang nhiet, can bang co hoc va can bang hoa hoc. Đay cung la nen tang cua phep đo nhiet.


= Đinh luat 1 =
Xem them Đinh luat đau tien cua nhiet đong luc hoc
Đinh luat 1, hay nguyen ly thu nhat, chinh la đinh luat bao toan nang luong ap dung vao hien tuong nhiet, khang đinh rang nang luong luon đuoc bao toan. Noi cach khac, tong nang luong cua mot he kin la khong đoi. Cac su kien xay ra trong he chang qua la su chuyen nang luong tu dang nay sang dang khac. Nhu vay nang luong khong tu sinh ra va khong tu mat đi, no luon bien đoi trong tu nhien. Trong nhiet đong luc hoc, đong co nhiet la thu trong tam. Vi vay, nguyen ly thuong đuoc phat bieu theo cong thuc:

  
    
      
        Q
        =
        Δ
        U
        −
        A
      
    
    {\displaystyle Q=\Delta U-A}
  

Hay tuong đuong voi: 
  
    
      
        Δ
        U
        =
        Q
        +
        A
      
    
    {\displaystyle \Delta U=Q+A}
  

Cong thuc bieu thi mot qua trinh hoat đong co ban cua mot đong co nhiet. Nhan nhiet Q đe tang noi nang 
  
    
      
        Δ
        U
      
    
    {\displaystyle \Delta U}
  
 va sinh cong A:
Q > 0: He nhan nhiet luong
Q < 0: He truyen nhiet luong
A < 0: He sinh cong
A > 0: He nhan cong


= Đinh luat 2 =

Đinh luat 2, hay nguyen ly thu hai, con goi la nguyen ly ve entropy, lien quan đen tinh khong the đao nguoc cua mot qua trinh nhiet đong luc hoc va đe ra khai niem entropy. Nguyen ly nay phat bieu rang entropy cua mot he kin chi co hai kha nang, hoac la tang len, hoac giu nguyen. Tu đo dan đen đinh luat la khong the chuyen tu trang thai mat trat tu sang trang thai trat tu neu khong co su can thiep tu ben ngoai.
Mot cach phat bieu khac la:

Mot he lon va khong trao đoi nang luong voi moi truong se co entropy luon tang hoac khong đoi theo thoi gian.

  
    
      
        Δ
        S
        ≥
        0
      
    
    {\displaystyle \Delta S\geq 0}
  

Vi entropy la muc đo hon loan cua he, đinh luat nay noi rang vu tru se ngay cang "hon loan" hon. Co hoc thong ke đa chung minh rang đinh luat nay la mot đinh ly, đung cho he lon va trong thoi gian dai. Đoi voi he nho va thoi gian ngan, co the co thay đoi ngau nhien khong tuan thu đinh luat nay. Noi cach khac, khong nhu đinh luat 1, cac đinh luat vat ly chi phoi the gioi vi mo chi tuan theo đinh luat 2 mot cach gian tiep va co tinh thong ke. Nguoc lai, đinh luat 2 kha đoc lap so voi cac tinh chat cua cac đinh luat đo, boi le no chi the hien khi nguoi ta trinh bay cac đinh luat đo mot cach gian luoc hoa va o quy mo nho.


= Đinh luat 3 =
Nguyen ly so ba, hay nguyen ly Nernst, con goi la nguyen ly đo khong tuyet đoi, đa tung đuoc ban cai nhieu nhat, gan lien voi su tut xuong mot trang thai luong tu co ban khi nhiet đo cua mot he tien đen gioi han cua đo khong tuyet đoi. Đinh luat nay đuoc phat bieu nhu sau.

Trang thai cua moi he khong thay đoi tai nhiet đo khong tuyet đoi (0K). 

  
    
      
        
          lim
          
            T
            →
            0
          
        
        S
        =
        0
      
    
    {\displaystyle \lim _{T\to 0}S=0}
  


Đai luong mo rong va đai luong bo sung Nguoi ta phan biet cac đai luong vat ly chi phoi trang thai nhiet đong cua mot he thanh hai loai: cac đai luong mo rong va cac đai luong bo sung.
Mot he luon co the đuoc phan chia - bang tuong tuong - thanh tung phan tach biet trong khong gian.
Mot đai luong đuoc goi la đai luong mo rong khi gia tri cua no trong he bang tong gia tri cua no trong tung phan cua he đo. Vi du:

The tich
Khoi luong
So luong cac hat cung loai
Nang luong va entropy - trong nhieu truong hop
Đien tich (trong truong hop nay, tong nen hieu la tong đai so, bao gom ca đien tich am va đien tich duong)
Mot đai luong goi la đai luong bo sung khi trong mot he đong nhat, gia tri cua no trong toan he bang voi gia tri cua no trong tung phan cua he đo. Vi du:

Ap suat
Nhiet đo
Khoi luong rieng
cung nhu ty so cua hai đai luong mo rong bat ky.
Mot đai luong co the khong la đai luong mo rong cung khong la đai luong bo sung, chang han đai luong "binh phuong the tich".


Tham khao Bang tieng Anh

Sach giao khoa ve Engineering Thermodynamics o Wikibooks tieng Anh


Lien ket ngoai