La legge zero della termodinamica afferma che se due sistemi sono in equilibrio termico con un terzo sistema, allora sono in equilibrio termico tra loro. Questa legge si basa sull'osservazione che il calore fluisce da un oggetto più caldo a uno più freddo e mai viceversa.
La prima legge della termodinamica afferma che l’energia non può essere creata o distrutta, ma solo trasferita. Questa legge si basa sull'osservazione che la quantità totale di energia in un sistema isolato rimane costante, anche se l'energia viene trasferita da una forma all'altra.
La seconda legge della termodinamica afferma che l’entropia di un sistema chiuso aumenta sempre nel tempo. Questa legge si basa sulla constatazione che in un sistema chiuso il disordine aumenta sempre e mai il contrario.
Queste tre leggi possono essere utilizzate per derivare una serie di altre equazioni termodinamiche. Ad esempio, l’equazione per la variazione di entropia di un sistema è:
$$\Delta S =\frac{\Delta Q}{T}$$
dove $\Delta S$ è la variazione di entropia, $\Delta Q$ è il calore aggiunto al sistema e $T$ è la temperatura del sistema.
L’equazione per la variazione di energia interna di un sistema è:
$$\Delta U =\Delta Q - \Delta W$$
dove $\Delta U$ è la variazione dell'energia interna, $\Delta Q$ è il calore aggiunto al sistema e $\Delta W$ è il lavoro svolto dal sistema.
L'equazione per la variazione dell'energia libera di Gibbs di un sistema è:
$$\Delta G =\Delta H - T\Delta S$$
dove $\Delta G$ è la variazione dell'energia libera di Gibbs, $\Delta H$ è la variazione dell'entalpia, $T$ è la temperatura del sistema e $\Delta S$ è la variazione dell'entropia.
Queste equazioni sono solo alcuni esempi delle numerose equazioni termodinamiche che possono essere derivate dalle leggi della termodinamica. Queste equazioni vengono utilizzate per studiare un'ampia varietà di fenomeni, compreso il comportamento dei motori termici, dei frigoriferi e delle reazioni chimiche.
