Termodinamika dhe mekanika statistike

Termodinamika studjon efektet e ndryshimit të temperaturës, shtypjes, dhe volumit në një sistem fizik në një shkallë makroskopike, si dhe transferimin e energjisë si nxehtësia.^[1][2] Historikisht, termodinamika u zhvillua për të rritur efiçencën e motorëve me avull të hershëm.^[3]
Pika fillestare për trajtimin termodinamik te një problemi janë ligjet e termodinamikës, të cilat postulojnë që energjia mund të shkëmbehet midis sistemeve fizike si nxehtësi ose punë.^[4] Ato postulojnë gjithashtu edhe ekzistencën e një madhësie të quajtur entropi, e cila mund të përcaktohet për çdo sistem. ^[5]
Në termodinamikë, bashkëveprimet midis ansambleve të mbëdha të
objekteve studjohen dhe kategorizohen. Rëndesi të madhe për këtë mbajnë
konceptet e sistemit dhe e mjedisit rrethues.
Një sistem përbehet nga thermija, lëvizja mesatare e të cilave
përcakton vetitë e tij, të cilat janë të lidhura me njëra tjetrën
nëpërmjet ekuacioneve të gjëndjes. Vetitë mund të kombinohen për të shprehur energjinë e brëndshme dhe potencialin termodinamik, të cilat janë shumë të vlefshme për përcaktimin e konditave për ekuilibrin dhe proçeset spontane.
Mekanika statistike analizon sisteme makroskopike duke aplikuar parime statistikore
në përbërësit e tyre mikroskopike. Ajo jep një mënyrë për lidhjen e
vetive mikroskopike të atomeve dhe molekulave individuale me vetitë
makroskopike të të gjithë materialit që mund të observohen në jetën e
përditshme. Termodinamika
mund të shpjegohet si një rezultat i natyrshëm i statistikës dhe
mekanikës (klasike dhe kuantike) në një nivel mikroskopik. <!—Në
vecanti, mund të përdoret për llogaritjen e madhësive termodinamike të
vetive të materialeve nga analizat spektroskopike të molekulave
individuale.--> Në këtë mënyrë, ligjet e gazeve
mund të derivohen , nga supozimi se gazi është një koleksion
thërrmijash inidviduale, të cilat mund të trajtohen si sfera të ngurta
me masë. Nga ana tjetër, nëqoftëse këto thërrmija individuale kanë një ngarkesë elektrike, atëhere përshpejtimi individual i këtyre thërrmijave do të shkaktojë emitimin e dritës. Ishin këto fakte të marra në konsiderate ato që çuan Maks Plankun të formulonte ligjin e rrezatimit të trupit të zi,^[6]
vetem duke supozuar qe spektri i rrezatimit te emituar nga keto
thermija nuk eshte constant ne lidhje me frekuencen, por eshte i
kuantizuar.^[7]