odbor fyziky, ktorý študuje výmenu a premenu energie v makroskopických systémoch, najmä vo forme tepla a práce
Vzorec vnútornej energie ideálneho jednoatómového plynu: U = (3/2)·n·R·T = (3/2)·p·V — závisí od množstva látky, teploty, tlaku a objemu
Vnútorná energia — kinetická energia všetkých častíc vo vnútri systému. Vzorce platia pre ideálny jednoatómový plyn. Pre všeobecnejší prípad sa používa U = (i/2)·n·R·T, kde i — počet stupňov voľnosti.
Vzorec zmeny vnútornej energie: ΔU = (3/2)·(m/μ)·R·ΔT pre jednoatómový plyn alebo ΔU = (i/2)·(m/μ)·R·ΔT pre akýkoľvek ideálny plyn s i stupňami voľnosti
Vzorec udáva zmenu vnútornej energie pri zahrievaní alebo ochladzovaní. V prvom výraze — pre jednoatómový plyn, v druhom — univerzálna forma. ΔT — zmena teploty; i — počet stupňov voľnosti látky.
Vzorec práce plynu pri zmene objemu: A = p·ΔV — súčin tlaku a zmeny objemu
Práca je kladná, pokiaľ sa systém rozpína (ΔV > 0). Tento výraz platí pri konštantnom tlaku.
Prvý termodynamický zákon: Q = ΔU + A — množstvo tepla dodaného sústave ide na zmenu jej vnútornej energie a vykonanie práce
Teplo Q dodané sústave sa spotrebuje na zmenu vnútornej energie ΔU
a na vykonanie práce A proti vonkajším silám.
Pokiaľ Q > 0 — teplo do sústavy prichádza; Q < 0 — sústava teplo stráca.
A > 0 — sústava sa rozpína a vykonáva prácu; A < 0 — sústava sa stláča.
Vzorec množstva tepla: Q = c·m·ΔT alebo Q = C·n·ΔT — závisí od hmotnosti alebo množstva látky, tepelnej kapacity a zmeny teploty
Vzorce sa používajú pre výpočet tepla pri zahrievaní látky: c — merná tepelná kapacita, m — hmotnosť, C — molárna tepelná kapacita, n — množstvo látky. ΔT — rozdiel teplôt (konečná mínus počiatočná).
Vzorec účinnosti tepelného stroja: η = A / Q₁ = (Q₁ - Q₂) / Q₁ = 1 - Q₂ / Q₁ — ukazuje, aká časť prijatého tepla sa premení na užitočnú prácu
Účinnosť — podiel prijatého tepla premeneného na užitočnú prácu. Q₁ — množstvo tepla prijatého od ohrievača; Q₂ — odovzdané chladiču. Čím menšie Q₂, tým vyššia je účinnosť stroja.
Vzorec účinnosti Carnotovho cyklu: η = (T₁ - T₂) / T₁ = 1 - T₂ / T₁ — maximálna teoretická účinnosť tepelného stroja pracujúceho medzi dvoma teplotami
Carnotov cyklus — ideálny kruhový dej, skladajúci sa z dvoch izotermických a dvoch adiabatických fáz. Jeho účinnosť závisí iba od teplôt ohrievača (T₁) a chladiča (T₂), a nezávisí od povahy pracovnej látky. Vzorec ukazuje maximálnu teoretickú účinnosť, dosiahnuteľnú pri daných teplotách.
Vzorec množstva tepla pri tavení alebo tuhnutí: Q = λ·m — súčin merného skupenského tepla tavenia a hmotnosti látky
λ — merné skupenské teplo tavenia (alebo kryštalizácie); m — hmotnosť látky. Vzorec udáva množstvo tepla potrebného pre prechod medzi pevným a kvapalným skupenstvom pri konštantnej teplote.
Vzorec množstva tepla pri vyparovaní alebo kondenzácii: Q = r·m — súčin merného skupenského tepla vyparovania (alebo kondenzácie) a hmotnosti látky
r — merné skupenské teplo vyparovania (alebo kondenzácie); m — hmotnosť látky. Teplo sa nespotrebúva na ohrev, ale používa sa na zmenu skupenstva — z kvapalného na plynné alebo naopak.