อุณหพลศาสตร์ คืออะไร?
อุณหพลศาสตร์
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
ภูมิพลินทร์
ภูมิพลินทร์ ( Triboun & Chuchan) พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช บรมนาถบพิตร พระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ใช้พระปรมาภิไธย ในชื่อวิทยาศาสตร์ของพืชในวงศ์ชาฤๅษี ซึ่งเป็นพืชชนิดแรกของไทย และเป็นพืชชนิดใหม่ของโลก (New Species) ที่นักอนุกรมวิธานพืชจากกรมวิชาการเกษตร และเจ้าหน้าที่อุทยานแห่งชาติแม่ปิง จัดเป็นพืชหายากและพืชถิ่นเดียว พบเฉพาะในประเทศไทยเท่านั้น (endemic species) โดย ดร.ปราโมทย์ ไตรบุญ และนายฐิติพันธ์ จูจันทร์ ร่วมกันสำรวจและค้นพบบริเวณแก่งหินปูน ในเขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก และอุทยานแห่งชาติแม่ปิง จังหวัดลำพูน เมื่อปี พ.ศ. 2552 
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 9 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานชื่อพรรณไม้ว่า “ภูมิพลินทร์” แปลว่า พรรณไม้ที่เป็นศรีสง่าแด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2554  ดาราศาสตร์
ดาราศาสตร์ คือวิชาวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาวัตถุท้องฟ้า (อาทิ ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ดาวหาง และดาราจักร) รวมทั้งปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากนอกชั้นบรรยากาศของโลก โดยศึกษาเกี่ยวกับวิวัฒนาการ ลักษณะทางกายภาพ ทางเคมี ทางอุตุนิยมวิทยา และการเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้า ตลอดจนถึงการกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพ[1][2][3] วิศวกรรมเครื่องกล
หลักการทางอุณหพลศาสตร์ถูกใช้มากในทางวิศวกรรมเครื่องกลในด้าน, และ วิศวกรเครื่องกลใช้ความรู้ทางด้านนี้เพื่อการออกแบบเครื่องยนต์, โรงต้นกำลัง, , อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน, อุปกรณ์ระบายความร้อน, ตู้เย็น, ฉนวนความร้อน ฯลฯ กฎของอุณหพลศาสตร์
ความร้อนจากแหล่งที่มีอุณหภูมิต่ำ ไม่สามารถถ่ายเทไปยังแหล่งที่มีอุณภูมิสูงกว่าได้ โดยธรรมชาติ (เคลาซิอุส) วิศวกรรมเครื่องกล
อุณหพลศาสตร์คือวิทยาศาสตร์ประยุกต์ที่ถูกใช้ในวิศวกรรมหลายสาขารวมไปถึงวิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมเคมี อธิบายอย่างง่ายที่สุดเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ก็คือศาตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับพลังงานและการเปลี่ยนรูปของพลังงานภายในระบบ สำหรับในทางวิศวกรรมแล้ว จะสนใจการเปลี่ยนรูปของพลังงานจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเป็นหลัก ตัวอย่างเช่นเครื่องยนต์รถยนต์ที่เปลี่ยนแปลงพลังงานเคมี (เอนทัลพี) ในน้ำมันไปเป็นความร้อน และพลังงานกลตามลำดับเพื่อการขับเคลื่อนล้อรถ จรวด
การศึกษาโดยทั่วไปของแรงที่เกิดกับจรวดหรืออวกาศยานอื่น ๆ เป็นส่วนหนึ่งของวิชาที่เกี่ยวกับการศึกษาถึงการเคลื่อนที่ของกระสุนปืนและจรวดหรือขีปนาวุธ (ballistics) และถูกเรียกว่าดาราพลศาสตร์ (astrodynamics) วิทยาศาสตร์การกีฬา
1. กายวิภาคศาสตร์ คือ ศาสตร์ที่ให้ความรู้รายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของร่างกาย ที่ประกอบขึ้นเป็นรูปร่างสัดส่วนของร่างกายนักกีฬาแต่ละคน ได้แก่ กระดูก กล้ามเนื้อ เอ็น ข้อต่อ หัวใจ ปอด หลอดเลือด เม็ดเลือดแดง เซลล์ประสาท เป็นต้น ภาวะโลกร้อน
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาภาวะโลกร้อนด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์สำหรับภูมิอากาศ แบบจำลองนี้ใช้หลักการพื้นฐานของพลศาสตร์ของไหล การถ่ายโอนการแผ่รังสี (radiative transfer) และกระบวนการอื่น ๆ โดยต้องทำให้ง่ายขึ้นเนื่องจากขีดจำกัดของกำลังของคอมพิวเตอร์และความซับซ้อนของระบบภูมิอากาศ แบบจำลองนี้พยากรณ์ได้ว่าผลของการเพิ่มแก๊สเรือนกระจกเพิ่มความร้อนแก่ภูมิอากาศจริง แต่อย่างไรก็ดี เมื่อใช้สมมุติฐานเดียวกันนี้กับอัตราแก๊สเรือนกระจกในอนาคต ก็ยังปรากฏให้เห็นถึงอัตราความไวของภูมิอากาศ (climate sensitivity) ที่มีช่วงกว้างมากอยู่ อุณหพลศาสตร์
นั่นคือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของระบบมีคุณสมบัติเป็นฟังก์ชันเพิ่มทางเดียว (monotonically increasing) โดยเราพิจารณาเอนโทรปีเป็นฟังก์ชันของเวลา. จากคุณสมบัตินี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเราสามารถพิจารณาเอนโทรปีในการระบุทิศทางของเวลาได้ ภูมิศาสตร์
ภูมิศาสตร์ (English: geography, Greek: γεωγραφία แปลว่า "การพรรณนาเกี่ยวกับโลก"[1]) เป็นสาขาทางวิทยาศาสตร์ที่มุ่งเน้นถึงการศึกษาเกี่ยวกับพื้นดิน ภูมิประเทศ ประชากร และปรากฏการณ์บนโลก[2] บุคคลแรกที่ใช้คำว่า γεωγραφία คือเอราทอสเทนีส (276–194 ปีก่อน ค.ศ.)[3] ภูมิศาสตร์ครอบคลุมสาขาต่าง ๆ ที่มุ่งเน้นความเข้าใจเกี่ยวกับโลกและความซับซ้อนระหว่างมนุษย์และธรรมชาติที่เกิดขึ้นซึ่งไม่เฉพาะแต่ในรูปธรรมแต่ยังรวมถึงความเป็นมาและการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น กายวิภาคศาสตร์พื้นผิว
กายวิภาคศาสตร์พื้นผิว คือการศึกษาลักษณะภายนอกของร่างกาย เป็นการศึกษาโครงสร้างทางกายวิภาคจากตาเปล่าโดยไม่ผ่านการชำแหละ การวิภาคศาสตร์พื้นผิวเป็นสาขาหนึ่งของวิชามหกายวิภาคศาสตร์ เช่นเดียวกับการส่องกล้อง (endoscopic anatomy) และกายวิภาคศาสตร์เชิงภาพรังสี (radiologic anatomy) วิชากายวิภาคศาสตร์พื้นผิวของมนุษย์นั้น คือการศึกษาความสัมพันธ์ของโครงสร้างภายนอกและโครงสร้างภายในของร่างกายของร่างกาย กล่าวคือใช้ลักษณะโครงสร้างภายนอกเป็นจุดอ้างอิงเพื่อบ่งบอกตำแหน่งของโครงสร้างภายใน ทั้งในท่าปกติและระหว่างการเคลื่อนไหว รูด็อล์ฟ เคลาซีอุส
รูด็อล์ฟ ยูลีอุส เอมานูเอ็ล เคลาซีอุส (; 2 มกราคม ค.ศ. 1822 – 24 สิงหาคม ค.ศ. 1888) เป็นนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้วางรากฐานของอุณหพลศาสตร์ โดยนำหลักการวัฏจักรการ์โนของซาดี การ์โน มาศึกษาต่อยอด ทำให้ทฤษฎีความร้อนมีหลักการที่หนักแน่นมั่นคงขึ้น  กายวิภาคศาสตร์มนุษย์
อารยธรรมที่มีการค้นพบว่ามีการศึกษากายวิภาคของมนุษย์อย่างเป็นลายลักษณ์อักษรเป็นอารยธรรมแรก คืออารยธรรมอียิปต์โบราณ จากการค้นพบบันทึกในกระดาษปาปิรุส (papyrus) ที่มีการกล่าวถึงอวัยวะภายในของมนุษย์ อาทิ หัวใจ หลอดเลือด ตับ ไต ม้าม มดลูก และกระเพาะปัสสาวะ นอกจากนี้ ชาวอียิปต์โบราณยังมีความเชื่อว่าหัวใจเป็นศูนย์กลางของร่างกาย และเป็นแหล่งรวมของของเหลวทุกชนิดในร่างกาย พลศาสตร์
พลศาสตร์ของแข็ง (en:rigid body dynamics) จลนศาสตร์ (en:Kinematics) เน้นศึกษาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของ การกระจัด ความเร็ว และความเร่ง กับเวลา โดยไม่คำนึงถึงแรงกระทำ จลนพลศาสตร์ (en:Kinetics) เน้นศึกษาเกี่ยวกับสมการการเคลื่อนที่จากสมการพื้นฐาน F = ma โดยคำนึงถึงแรงกระทำ พลศาสตร์ของไหล (en:fluid dynamics) อุทกพลศาสตร์ (en:hydrodynamics) พลศาสตร์ของแก๊ส (en:gas dynamics) อากาศพลศาสตร์ (en:aerodynamics) พลังงาน
ไม่ใช่ทั้งหมดของพลังงานในระบบจะสามารถถูกเปลี่ยนหรือถูกโอนโดยกระบวนการของงาน; ปริมาณที่สามารถจะถูกปลี่ยนหรือถูกโอนเรียกว่าพลังงานที่มีอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จะจำกัดปริมาณของพลังงานความร้อนที่สามารถถูกเปลี่ยนให้เป็นพลังงานรูปอื่น ๆ พลังงานรูปแบบเชิงกลและอื่น ๆ สามารถถูกเปลี่ยนในทิศทางอื่น ๆ ให้เป็นพลังงานความร้อนโดยไม่มีข้อจำกัดดังกล่าว พลศาสตร์ของไหล
 ดังที่ได้บรรยายมาข้างต้น จะเห็นว่าในการประมาณค่าสมบัติทางอุณหพลศาสตร์นั้นจำเป็นต้องทราบข้อมูลอันได้แก่ ค่าความร้อนและข้อมูล PVT ของสารในระบบ สำหรับข้อมูล PVT นั้นในบางครั้งอาจมีข้อมูลที่ไม่ครบหรือไม่สมบูรณ์ จึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาความสัมพันธ์รูปทั่วไปเพื่อเป็นทางเลือกในการคำนวณหาสมบัติจากข้อมูลที่จำกัดนี้ ความสัมพันธ์ในรูปทั่วไปนี้จะเริ่มจากการจัดรูปสมการที่n 46 และสมการที่ 48 โดยการแทนค่าด้วยสมการต่อไปนี้
จะได้ อุตุนิยมวิทยา
อุตุนิยมวิทยา, climatology, ฟิสิกส์บรรยากาศ และเคมีบรรยากาศ ถือเป็นสาขาย่อยของบรรยากาศศาสตร์ (atmospheric sciences) สำหรับอุตุนิยมวิทยาและอุทกวิทยารวมกันเป็นสาขาของศาสตร์ที่เรียกว่า อุทกอุตุนิยมวิทยา (hydrometeorology) กฎของอุณหพลศาสตร์
เมื่ออุณหภูมิสัมบูรณ์ลู่เข้าศูนย์ เอนโทรปีของระบบจะลู่เข้าค่าคงที่ อุณหพลศาสตร์
ในยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม เมื่อเราเข้าใจธรรมชาติของความร้อนดีขึ้นจึงมีการประดิษฐ์คิดค้น เครื่องจักรความร้อน มาใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ซึ่งนับว่าเครื่องจักรความร้อนเป็นสิ่งที่สำคัญยิ่งในการพัฒนาความรู้ด้านอุณหพลศาสตร์ และต่อมาในปี ค.ศ. 1824 ซาดี การ์โน วิศวกรชาวฝรั่งเศสได้ตีพิมพ์ผลงาน Reflections on the Motive Power of Fire [1] ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เมื่อกำหนดแหล่งกำเนิดอุณหภูมิสูงและต่ำคู่ใด ๆ แล้ว เครื่องจักรความร้อนการ์โนเป็นเครื่องจักรที่ให้งานทางกลศาสตร์มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ (ต่อมาเราทราบว่าเครื่องจักรแบบผันกลับได้ทุกชนิดมีประสิทธิภาพสูงสุดเท่าเครื่องจักรการ์โน) งานของเครื่องจักรการ์โนทำให้เราตระหนักถึงขอบเขตที่ดีที่สุดของเครื่องจักรความร้อนเท่าที่เราทำได้ และยังเป็นผลงานซึ่งทำให้ต่อมาลอร์ด เคลวินและรูด็อล์ฟ เคลาซีอุสค้นพบกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ นักฟิสิกส์หลายท่านถือว่าการ์โนเป็นหนึ่งในผู้ค้นพบกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ อนึ่ง ในสมัยนั้นการ์โนยังเข้าใจผิดว่าความร้อนคือของไหลอยู่ เขาจึงคิดว่าความร้อนทั้งหมดจะไหลจากแหล่งอุณหภูมิสูงไปยังแหล่งอุณหภูมิต่ำทั้งหมด เฉกเช่นน้ำทั้งหมดไหลจากที่สูงไปยังที่ต่ำ ซึ่งเป็นการเข้าใจผิดเนื่องจากต้องมีความร้อนบางส่วนถูกแปรรูปไปเป็นงานที่ผลิตได้จากเครื่องจักรความร้อน (ตามกฎข้อที่ 1 ของอุณหพลศาสตร์) ต่อมา เบอนัว ปอล เอมีล กลาแปรง ได้พยายามเผยแพร่งานของการ์โนโดยสร้างสมการคณิตศาสตร์และไดอะแกรมของเครื่องจักรความร้อนการ์โน ทำให้งานของการ์โนแพร่หลายไปทั่ว กฎข้อที่ศูนย์ของอุณหพลศาสตร์
กล่าวโดยสรุปก็คือภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์มี "คุณสมบัติถ่ายทอด" ได้นั่นเอง. อนึ่ง ที่มาของชื่อ กฎข้อศูนย์ นี้มีที่มาจากการที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่ากฎข้อนี้เป็นรากฐานที่สำคัญต่อกฎข้อที่หนึ่ง จึงต้องการจะให้ตัวเลขชื่อกฎอยู่ต่ำกว่ากฎข้อที่หนึ่ง แต่เนื่องจากกฎข้อนี้เพิ่งจะถูกตระหนักถึงความสำคัญเมื่อหลังจากกฎข้อที่หนึ่งและสองมีชื่อเสียงมานานมากแล้ว นักวิทยาศาสตร์จึงตัดสินใจไม่เปลี่ยนลำดับตัวเลข และตั้งให้กฎข้อนี้เป็นกฎข้อที่ศูนย์. อุณหภูมิ
ในการศึกษาฟิสิกส์เชิงสถิติ สามารถตีความคำนิยามอุณหภูมิในอุณหพลศาสตร์ว่า เป็นการวัดพลังงานเฉลี่ยของอนุภาคในแต่ละองศาอิสระในระบบอุณหพลศาสตร์ โดยที่อุณหภูมินั้นสามารถมองเป็นคุณสมบัติเชิงสถิติ ดังนั้นระบบจึงต้องประกอบด้วยปริมาณอนุภาคจำนวนมากเพื่อจะสามารถบ่งบอกค่าอุณหภูมิอันมีความหมายที่นำไปใช้ประโยชน์ได้ ในของแข็ง พลังงานนี้พบในการสั่นไหวของอะตอมของสสารในสภาวะสมดุล ในแก๊สอุดมคติ พลังงานนี้พบในการเคลื่อนไหวไปมาของอนุภาคโมเลกุลของแก๊ส อุณหพลศาสตร์
ความร้อนเป็นความลี้ลับที่นักฟิสิกส์เฝ้าหาคำอธิบายมานานแสนนาน ทฤษฎีที่ใช้อธิบายความร้อนที่นิยมในสมัยก่อนก็คือ ทฤษฎีแคลอริก ที่กล่าวว่าความร้อนเป็นของไหลชนิดหนึ่ง โดยมีส่วนประกอบเป็นสสารที่เรียกว่าแคลอริก ทฤษฎีนี้ถูกเสนอโดย โจเซฟ แบล็ก นักฟิสิกส์ชาวสกอตแลนด์ และอองตวน ลาวัวซิเยร์ นักเคมี ในคริสต์ศตวรรษที่ 18 แบล็กได้นิยามหน่วยความร้อนดังนี้: ความร้อน 1 แคลอรี คือ ความร้อนที่ใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 ปอนด์ ขึ้นมา 1 องศาฟาเรนไฮต์ (ในปัจจุบันเราก็ยังใช้หน่วย แคลอรีบ้างเกี่ยวกับเรื่องของโภชนาการ อยู่ เพียงแต่เปลี่ยนนิยามเป็น ความร้อนที่ใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 กรัม ขึ้นมา 1 องศาเซลเซียส) งานของเขาได้ถูกนำไปศึกษาต่อในเรื่อง ความร้อนจำเพาะ (specific heat) ของสสารอย่างจริงจังในเวลาต่อมา นอกจากนั้นแบล็กยังได้นิยาม ความร้อนแฝง (latent heat) หรือความร้อนที่ต้องใส่ในระบบเพื่อทำให้วัตถุเปลี่ยนสถานะ เช่น จากของแข็งเป็นของเหลว หรือจากของเหลวเป็นก๊าซ เป็นต้น แบล็กได้สังเกตว่าความร้อนชนิดนี้ไม่ได้ทำให้อุณหภูมิของระบบเพิ่มขึ้นเลย จึงได้ตั้งชื่อว่า ความร้อน<i data-parsoid='{"dsr":[2177,2184,2,2]}'>แฝง อุณหพลศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1876 ถึง ค.ศ. 1878 ที่สหรัฐอเมริกา โจซิอาห์ วิลลาร์ด กิ๊บส์ก็ได้ศึกษาเรื่องกลศาสตร์สถิติอย่างจริงจัง และได้ตีพิมพ์ผลงานออกมามากมาย และรวมไว้ในชื่อ On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (ว่าด้วยเรื่องดุลยภาพของสสารต่างชนิด) ในผลงานชิ้นนั้นกิ๊บส์ได้นิยาม พลังงานเสรีของกิ๊บส์ ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่มีประโยชน์มหาศาลและเป็นที่มาของสาขาใหม่ในเคมีและฟิสิกส์นั่นคือ เคมีฟิสิกส์ (Physical chemistry) และเคมีความร้อน (Thermochemistry) เคยมีเรื่องเล่าว่า ที่อเมริกาไม่มีผู้ใดตระหนักถึงความสามารถของกิ๊บส์ และเมื่ออเมริกาต้องการทำงานวิจัยเรื่องนี้อย่างจริงจัง ทางอเมริกาต้องส่งตัวแทนไปเชิญแมกซ์เวลล์ถึงที่สหราชอาณาจักร โดยแมกซ์เวลล์ได้กล่าวว่า ประเทศคุณนั้นมีเพชรอย่าง วิลลาร์ด กิ๊บส์อยู่แล้ว ไยต้องลำบากมาหาคนอื่นถึงดินแดนห่างไกลอย่างที่นี่อีกเล่า! อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
จลนพลศาสตร์เคมีเป็นส่วนหนึ่งของเคมีกายภาพที่ศึกษาถึงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี พื้นฐานทางด้านจลนพลศาสตร์ถือเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาวิทยาศาสตร์ประยุกต์ในหลายแขนง อาทิเช่น วิศวกรรมเคมี, เอนไซม์วิทยา และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม เศรษฐศาสตร์จุลภาค
เศรษฐศาสตร์จุลภาค () เป็นเศรษฐศาสตร์สาขาหนึ่งซึ่งศึกษาพฤติกรรมและการตัดสินใจของบุคคล ครัวเรือน และบริษัท หรือเศรษฐศาสตร์หน่วยเล็กในการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด โดยเฉพาะในตลาดซึ่งมีการซื้อขายสินค้าและบริการ เศรษฐศาสตร์จุลภาคศึกษาว่าพฤติกรรมและการตัดสินใจเหล่านี้มีผลกระทบอย่างไรต่ออุปสงค์และอุปทานของสินค้าและบริการ ซึ่งเป็นตัวกำหนดราคา และในทางกลับกัน ราคากำหนดอุปสงค์และอุปทานของสินค้าและบริการอย่างไร  เจมส์ จูล
เจมส์ เพรสคอต จูล () นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เป็นผู้ค้นพบธรรมชาติของความร้อนและความสัมพันธ์กับพลังงานกล ซึ่งก่อให้เกิดหลักการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งนั่นก็คืออุณหพลศาสตร์ และเขายังได้ค้นพบความสัมพันธ์ของความต้านทานไฟฟ้าและความร้อนที่ปล่อยออกมา ซึ่งนั้นคือ กฎของจูล ต่อมาชื่อของเขาได้ถูกตั้งให้เป็นชื่อหน่วยของงานและพลังงาน ในระบบหน่วยเอสไอ เบอนัว ปอล เอมีล กลาแปรง
ปี ค.ศ. 1834 เขาได้เผยแพร่งานเขียนของเขาซึ่งเปิดศักราชอุณหพลศาสตร์ยุคใหม่ ชื่อ "the Driving force of the heat (Puissance motrice de la chaleur)" โดยนำแนวความคิดของนักฟิสิกส์คนหนึ่งชื่อ ซาดี การ์โน มาพัฒนาปรับปรุง และนำเสนอใหม่ให้อยู่ในรูปแบบที่เข้าใจได้ง่ายขึ้น เขาแสดงภาพของวัฏจักรการ์โนเป็นภาพกราฟวงจรปิดบนแผนภูมิระหว่างความดันกับปริมาตร ต่อมาแผนภาพนี้เรียกชื่อว่า "กราฟของกลาแปรง" เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา กายวิภาคศาสตร์มนุษย์
กายวิภาคศาสตร์มนุษย์ () เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์การแพทย์ ที่เน้นทางด้านการศึกษาโครงสร้างต่างๆที่ประกอบกันเป็นร่างกายของมนุษย์ และเป็นหนึ่งในศาสตร์ที่มีประวัติความเป็นมาที่ยาวนาน การศึกษากายวิภาคศาสตร์ของมนุษย์สามารถแบ่งออกได้เป็นสี่สาขาหลัก ได้แก่ มหกายวิภาคศาสตร์ (Gross anatomy) จุลกายวิภาคศาสตร์ (Histology) ประสาทกายวิภาคศาสตร์ (Neuroanatomy) และกายวิภาคศาสตร์การเจริญเติบโต (Developmental anatomy) ในปัจจุบันการศึกษากายวิภาคศาสตร์ของมนุษย์จะเน้นไปในด้านการประยุกต์ใช้ และการนำเอาเทคโนโลยีทางด้านอณูชีววิทยามาใช้ในการศึกษากายวิภาคศาสตร์ในระดับเซลล์และเนื้อเยื่อ อุณหภูมิ
ในอดีตมีแนวคิดเกี่ยวกับอุณหภูมิเกิดขึ้นเป็น 2 แนวทาง คือตามแนวทางของหลักอุณหพลศาสตร์ และตามการอธิบายเชิงจุลภาคทางฟิสิกส์เชิงสถิติ แนวคิดทางอุณหพลศาสตร์นั้น ถูกพัฒนาขึ้นโดยลอร์ดเคลวิน โดยเกี่ยวข้องกับการวัดในเชิงมหภาค ดังนั้นคำจำกัดความอุณหภูมิในเชิงอุณหพลศาสตร์ในเบื้องแรก จึงระบุเกี่ยวกับค่าตัวแปรต่าง ๆ ที่สามารถตรวจวัดได้จากการสังเกต ส่วนแนวทางของฟิสิกส์เชิงสถิติจะให้ความเข้าใจในเชิงลึกยิ่งกว่าอุณหพลศาสตร์ โดยอธิบายถึงการสะสมจำนวนอนุภาคขนาดใหญ่ และตีความพารามิเตอร์ต่าง ๆ ในอุณหพลศาสตร์ (เชิงมหภาค) ในฐานะค่าเฉลี่ยทางสถิติของพารามิเตอร์ของอนุภาคในเชิงจุลภาค กายวิภาคศาสตร์
กายวิภาคศาสตร์ (; "anatomia", มาจาก ἀνατέμνειν "ana": การแยก และ "temnein": การตัดเปิด) เป็นแขนงหนึ่งของวิชาชีววิทยา ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างของสิ่งมีชีวิต คำนี้หมายรวมถึงกายวิภาคศาสตร์มนุษย์ (human anatomy) , กายวิภาคศาสตร์สัตว์ (animal anatomy หรือ zootomy) และกายวิภาคศาสตร์พืช (plant anatomy หรือ phytotomy) ในบางแง่มุมกายวิภาคศาสตร์ก็มีความเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับวิชาคัพภวิทยา (embryology) , กายวิภาคศาสตร์เปรียบเทียบ (comparative anatomy) และคัพภวิทยาเปรียบเทียบ (phylogenetics หรือ comparative embryology) โดยมีรากฐานเดียวกันคือวิวัฒนาการ (evolution) ฟิสิกส์
ฟิสิกส์เป็นความรู้พื้นฐานที่นำไปใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีเกี่ยวกับการผลิต และเครื่องใช้ต่าง ๆ เพื่ออำนวยความสะดวกแก่มนุษย์ ตัวอย่างเช่น การนำความรู้พื้นฐานทางด้านแม่เหล็กไฟฟ้า ไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ (โทรทัศน์ วิทยุ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ ฯลฯ) อย่างแพร่หลาย หรือ การนำความรู้ทางอุณหพลศาสตร์ไปใช้ในการพัฒนาเครื่องจักรกลและยานพาหนะ ยิ่งไปกว่านั้นความรู้ทางฟิสิกส์บางอย่างอาจนำไปสู่การสร้างเครื่องมือใหม่ที่ใช้ในวิทยาศาสตร์สาขาอื่น เช่น การนำความรู้เรื่องกลศาสตร์ควอนตัม ไปใช้ในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ใช้ในชีววิทยา เป็นต้น เครื่องจักรความร้อน
กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์สามารถกล่าวในบริบทของเครื่องจักรความร้อนได้ว่า ไม่มีเครื่องจักรความร้อนใดที่มีประสิทธิภาพ 100% ("กฎข้อที่สองในรูปแบบของเคลวิน-พลังค์"). อย่างไรก็ตามในทางทฤษฎี เราสามารถทำให้เครื่องจักรการ์โนต์มีประสิทธิภาพใกล้เคียง 100% เท่าใดก็ได้ โดยการกำหนดให้ formula_9 และ formula_10 แตกต่างกันมาก ๆ. แต่จากกฎข้อที่สองทำให้ formula_10 เป็นศูนย์ไม่ได้. และนี่คือที่มาของ กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ นั่นคือ อุณหภูมิ 0 องศาสัมบูรณ์ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ประชากร
วิชาพลศาสตร์ประชากร ศึกษาโครงสร้างประชากรทั้งในแง่ของขนาด อายุ และเพศ รวมถึงภาวะการตาย พฤติกรรมการสืบพันธุ์ และการเพิ่มของประชากร ประชากรศาสตร์ ศึกษาพลศาสตร์ประชากรของมนุษย์ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาประชากรในด้านสังคมวิทยา เศรษฐศาสตร์ และภูมิศาสตร์ อุณหพลศาสตร์
1. พลังงานภายใน U {\displaystyle U\,} 2. พลังงานเสรีของเฮล์มโฮลทซ์ A = U − T S {\displaystyle A=U-TS\,} 3. เอนทาลปี H = U + P V {\displaystyle H=U+PV\,} 4. พลังงานเสรีของกิ๊บส์ G = U + P V − T S {\displaystyle G=U+PV-TS\,} 5. Grand potential Φ G = U − T S − μ N {\displaystyle \Phi _{G}=U-TS-\mu N\,} ภูมิอากาศ
ภูมิอากาศบรรพกาลวิทยาคือการศึกษาสภาพภูมิอากาศในอดีตที่ผ่านมาในช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่ของประวัติศาสตร์ของโลก โดยจะใช้หลักฐานจากแผ่นน้ำแข็ง วงรอบต้นไม้ ตะกอน ปะการัง และหินเพื่อตรวจสอบสถานะของสภาพภูมิอากาศที่ผ่านมา มันแสดงให้เห็นช่วงเวลาของความมีเสถียรภาพและระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงและสามารถบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงจะเป็นไปตามรูปแบบดังเช่นวงรอบปกติหรือไม่ เภสัชพลศาสตร์
เภสัชพลศาสตร์ (อังกฤษ:Pharmacodynamics) คือ การศึกษาผลทางชีวเคมีและสรีรวิทยา
ของยา กลไกการออกฤิทธฺ์ของยา และความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นและผลของยา เภสัชพลศาสตร์เป็นการศึกษาว่ายามีผลอะไรต่อร่างกายบ้าง ซึ่งตรงกันข้ามกับ เภสัชจลนศาสตร์ (pharmacokinetics) ที่เป็นการศึกษาผลของร่างกายที่มีต่อยา อุณหพลศาสตร์
ระบบอิสระ (isolated systems) คือ ระบบที่ปิดกั้นตัวเองจากสิ่งแวดล้อมโดยสมบูรณ์ มวลหรือพลังงานภายนอกไม่สามารถเข้ามาในระบบได้ ระบบปิด (closed systems) คือ ระบบที่อนุญาตให้พลังงานถ่ายเทผ่านเข้าหรือออกระบบได้ แต่ไม่อนุญาตให้มวลเข้ามาในระบบ (มวลโดยรวมของระบบคงที่ตลอดเวลา) ในการวิเคราะห์กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ เรานิยามพลังงานที่เข้าออกจากระบบให้มีสองประเภทคือ พลังงานความร้อน (พลังงานที่เกิดจากความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของระบบกับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม) และ พลังงานอื่น (เช่น พลังงานที่เกิดจากงานทางกลศาสตร์) ระบบเปิด (open systems) คือ ระบบที่อนุญาตให้ทั้งมวลและพลังงานเข้าออกจากระบบได้ หนังสือบางเล่มกำหนดว่าระบบเปิดจะต้องนิยามให้ปริมาตรคงที่ (fixed volume) มักซ์ พลังค์
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2428 พลังค์ได้เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์สาขาฟิสิกส์ทฤษฎีในมหาวิทยาลัยคีล ต่อมาเขาก็มีผลงานในด้าน
เอนโทรปีกับการประยุกต์ในเคมีฟิสิกส์ นอกเหนือจากนี้ เขายังได้เสนอหลักอุณหพลศาสตร์ที่เป็นพื้นฐาน
ของทฤษฎีว่าด้วยการแตกตัวของสารอิเล็กโทรไลต์ของสวานเต อาร์เรเนียส นักเคมีชาวสวีเดน อากาศพลศาสตร์
History of aerodynamics ภูมิอากาศ
ได้รับการคิดค้นโดยนักภูมิอากาศและนักภูมิศาสตร์ขาวอเมริกัน C.W.​​ Thornthwaite วิธีการจัดหมวดหมู่ของสภาพภูมิอากาศนี้จะตรวจสอบปริมาณของน้ำในดินที่ใช้ในการคายระเหย มันจะเฝ้าตรวจสอบส่วนของหยาดน้ำฟ้าทั้งหมดที่ใช้ในการบำรุงพืชในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง มันจะใช้หลายดัชนีเช่นดัชนีความชื้นและดัชนีความแห้งแล้งในการกำหนดลักษณะความชื้นของพื้นที่ที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเฉลี่ยของมันรวมทั้งปริมาณน้ำฝนโดยเฉลี่ยและชนิดพืชโดยเฉลี่ย ค่าของดัชนีในพื้นที่ใดก็ตามยิ่งต่ำ พื้นที่นั้นยิ่งแห้ง สมดุลทางอุณหพลศาสตร์
โดยทั่วไปเมื่อระบบทางอุณหพลศาสตร์สองระบบสัมผัสกันจะมีการแลกเปลี่ยนพลังงานต่อกันและกัน ภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ () เกิดขึ้นเมื่อทั้งสองระบบไม่มีการถ่ายทอดพลังงานกันอีกแล้ว หรือเราอาจนิยามให้หมายถึงสภาวะที่ระบบอุณหพลศาสตร์อยู่ในสภาวะสมดุลทุก ๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็น สมดุลทางกลศาสตร์ สมดุลทางไฟฟ้า สมดุลทางเคมี หรือสมดุลทางอุณหภูมิ เป็นต้น กฎของอุณหพลศาสตร์
กล่าวถึงภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ดังนี้ พลศาสตร์
พลศาสตร์ (English: Dynamics) เป็นแขนงวิชาทางกลศาสตร์ ที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุหนึ่ง ๆ ภายใต้การกระทำของแรง ซึ่งสามารถจำแนกออกเป็นเนื้อหาวิชาดังนี้ ศูนย์สัมบูรณ์
ในการศึกษาฟิสิกส์เชิงสถิติ สามารถตีความคำนิยามอุณหภูมิในอุณหพลศาสตร์ว่า เป็นการวัดพลังงานเฉลี่ยของอนุภาคในแต่ละองศาอิสระในระบบอุณหพลศาสตร์ โดยที่อุณหภูมินั้นสามารถมองเป็นคุณสมบัติเชิงสถิติ ดังนั้นระบบจึงต้องประกอบด้วยปริมาณอนุภาคจำนวนมากเพื่อจะสามารถบ่งบอกค่าอุณหภูมิอันมีความหมายที่นำไปใช้ประโยชน์ได้ ในของแข็ง พลังงานนี้พบในการสั่นไหวของอะตอมของสสารในสภาวะสมดุล ในแก๊สอุดมคติ พลังงานนี้พบในการเคลื่อนไหวไปมาของอนุภาคโมเลกุลของแก๊ส เอนโทรปี
เมื่อ เป็น อุณหภูมิสัมบูรณ์ ของระบบนำไปหาร ความร้อน ที่ถ่ายโอนเข้าสู่ระบบนั้นแบบย้อนกลับได้และเพิ่มขึ้นด้วยปริมาณ () (ถ้าความร้อนถูกโอนออก เครื่องหมายจะกลับกัน หมายถึงการลดลงของเอนโทรปีของระบบ) นิยามข้างต้นบางครั้งเรียกว่านิยามมหภาคของเอนโทรปีเพราะมันสามารถนำมาใช้ได้โดยไม่คำนึงถึงคำอธิบายขนาดจุลภาคใด ๆ ของเนื้อหาของระบบ แนวคิดของเอนโทรปีถูกพบว่ามีประโยชน์โดยทั่วไปและมีอีกหลายสูตรมาก เอนโทรปีถูกค้นพบเมื่อมันถูกสังเกตเห็นว่าเป็นปริมาณที่จะมีพฤฒิกรรมเป็น ฟังก์ชั่นของสถานะ ที่เป็นผลมาจากกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ กฎของอุณหพลศาสตร์
นั่นคือภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์มีคุณสมบัติถ่ายทอด (transitive) นั่นเอง กฎของอุณหพลศาสตร์
กล่าวถึงอุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์ โดยอธิบายได้ดังนี้ อุณหพลศาสตร์
H 2 ( g ) + 1 / 2 O 2 ( g ) − − − − > H 2 O ( l ) {\displaystyle H_{2}(g)+1/2O_{2}(g)---->H_{2}O(l)} อุทกศาสตร์
อุทกศาสตร์ () คือสาขาความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการวัดและระบุลักษณะทางกายภาพของมหาสมุทร ทะเล ชายฝั่ง ทะเลสาบ แม่น้ำ ตลอดจนการทำนายการเปลี่ยนแปลง เป้าหมายของศาสตร์นี้คือเพื่อสนับสนุนการเดินทางทางทะเล รวมถึงการพัฒนาด้านเศรษฐศาสตร์ ความมั่นคง การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และสิ่งแวดล้อม ประวัติวิชากายวิภาคศาสตร์
การศึกษากายวิภาคศาสตร์เริ่มขึ้นอย่างเร็วที่สุดเมื่อราว 1600 ปีก่อนคริสต์ศักราช ในยุคอียิปต์โบราณบน กระดาษปาปิรุส เอ็ดวิน สมิธ (Edwin Smith papyrus) บทความในกระดาษนั้นกล่าวถึงหัวใจ, หลอดเลือดของหัวใจ, ตับ, ม้าม, ไต, มดลูก, และกระเพาะปัสสาวะ และทราบว่าหลอดเลือดออกมาจากหัวใจ มีการกล่าวถึงหลอดเลือดหลอดอื่นๆ ว่าบางเส้นขนส่งอากาศ เมือก และหลอดเลือด 2 เส้นที่ไปทางหูข้างขวาเชื่อกันว่าขนส่ง ลมหายใจแห่งชีวิต (breath of life) ในขณะที่หลอดเลือด 2 เส้นที่ไปทางหูซ้ายขนส่ง ลมหายใจแห่งความตาย (breath of death) ใน<i data-parsoid='{"dsr":[1414,1436,2,2]}'>กระดาษปาปิรุสเอแบส (Ebers papyrus, ประมาณ 1550 ปีก่อนคริสต์ศักราช) กล่าวถึง บทความเกี่ยวกับหัวใจ โดยกล่าวว่าหัวใจเป็นศูนย์กลางในการสูบฉีดโลหิตไปเลี้ยงตามหลอดเลือดที่เลี้ยงทุกส่วนของร่างกาย ชาวอียิปต์โบราณไม่ค่อยมีความเข้าใจเกี่ยวกับหน้าที่ของไต และเชื่อว่าหัวใจเป็นจุดรวมของหลอดเลือดที่ทำหน้าที่ขนส่งของเหลวทุกชนิดในร่างกายไม่ว่าจะเป็นเลือด, น้ำตา, ปัสสาวะ, และน้ำอสุจิ[1] อากาศพลศาสตร์
"Aerothermodynamics" พลศาสตร์ของไหล
ความสัมพันธ์ของสมบัติพื้นฐานดังแสดงด้วยสมการที่ 7-10 นั้นใช้ได้สำหรับของไหลเนื้อเดียวที่มีองค์ประกอบคงที่ ซึ่งจากสมการเหล่านี้จะเห็นว่าสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ เช่น U,H,A และ G มีความสัมพันธ์กับตัวแปร 2 ตัวแปรที่วัดค่าได้ เช่น กรณีของสมการที่ 10 ต่อไปนี้ แฮร์มัน ฟ็อน เฮ็ล์มฮ็อลทซ์
แฮร์มัน ลูทวิช แฟร์ดีนันท์ ฟ็อน เฮ็ล์มฮ็อลทซ์ (; 31 สิงหาคม ค.ศ. 1821 – 8 กันยายน ค.ศ. 1894) เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ซึ่งเชี่ยวชาญในวิทยาศาสตร์หลายสาขา ในทางสรีรศาสตร์ เขาได้คิดค้นทฤษฎีการมองเห็น การมองเห็นในอวกาศ งานวิจัยเรื่องการเห็นสี รวมถึงการได้ยินเสียง ในทางฟิสิกส์ งานที่มีชื่อเสียงของเขาคือทฤษฎีเกี่ยวกับพลศาสตร์ไฟฟ้า อุณหพลศาสตร์เคมี และหลักพื้นฐานทางกลของอุณหพลศาสตร์ เขายังเป็นนักปรัชญาทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งกำหนดแนวคิดเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างกฎการตระหนักรู้ กับกฎธรรมชาติ และแนวคิดเรื่องวิทยาศาสตร์เพื่อคุณธรรม สถาบันวิจัยในเยอรมันแห่งหนึ่งได้ใช้ชื่อว่า "Helmholtz Association" เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา ยูลีอุส ฟ็อน ไมเออร์
ยูลีอุส โรแบร์ท ฟ็อน ไมเออร์ (; 25 พฤศจิกายน ค.ศ. 1814 – 20 มีนาคม ค.ศ. 1878) เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน หนึ่งในผู้วางรากฐานของอุณหพลศาสตร์ มีชื่อเสียงในฐานะผู้กำหนดหลักเกณฑ์ขั้นต้นของกฎการอนุรักษ์พลังงาน หรือพัฒนาต่อมาเป็นกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ หลักเกณฑ์นั้นได้แก่ บรรยากาศศาสตร์
ภูมิอากาศวิทยา (Climatology) ต่างกับ"อุตุนิยมวิทยา"ตรงที่เป็นการศึกษาระบบ "ลมฟ้าอากาศ" (weather) ช่วงสั้นที่มีช่วงเวลาไม่กี่สัปดาห์ ส่วนภูมิอากาศวิทยาศึกษาถึงความถี่และแนวโน้มของระบบเหล่านั้น เป็นการศึกษาถึงยุคของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ผ่านมาไม่กี่ปีถึงพันๆ ปี รวมทั้งศึกษาถึงการเปลี่ยนแปลงของรูปแบบเฉลี่ยของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงยาวที่สัมพันธ์กับสภาพบรรยากาศ วิศวกรรมการบินและอวกาศ
พื้นฐานของส่วนใหญ่ขององค์ประกอบเหล่านี้อยู่ในทฤษฎีฟิสิกส์, เช่นพลศาสตร์ของเหลวสำหรับอากาศพลศาสตร์หรือสมการของการเคลื่อนไหวสำหรับพลศาสตร์การบิน. นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบเชิงประจักษ์ขนาดใหญ่. ในอดีตองค์ประกอบเชิงประจักษ์นี้ได้มาจากการทดสอบแบบจำลองและต้นแบบที่มีขนาดเป็นสเกลทั้งในอุโมงค์ลมหรือในบรรยากาศเปิด. เมื่อเร็ว ๆ นี้ล่าสุด ความก้าวหน้าหลายอย่างในการใช้คอมพิวเตอร์ได้เปิดใช้งานการใช้พลศาสตร์ของไหลด้วยระบบคอมพิวเตอร์เพื่อจำลองพฤติกรรมของของเหลว, ลดเวลาและค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการทดสอบในอุโมงค์ลม. ผู้ที่ศึกษาด้าน hydrodynamics หรือ Hydroacoustics มักจะได้รับปริญญาด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ อุณหพลศาสตร์
กฎการอนุรักษ์พลังงานได้ถูกค้นพบเช่นกันที่อังกฤษ โดยจูลในปี ค.ศ. 1843 จูลเป็นลูกศิษย์ของจอห์น ดอลตัน จึงมีพื้นฐานทางด้านวิทยาศาสตร์อย่างดีเยี่ยม แตกต่างจากฟ็อน ไมเออร์ จูลได้ทดลองเพื่อพิสูจน์ถึงความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและงานทางกลศาสตร์อย่างรัดกุมมาก ทำให้ผลงานของเขาได้รับการยอมรับไปทั่วยุโรป ในปี ค.ศ. 1847 เฮอร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ ได้ตีพิมพ์ผลงานที่นิยามกฎข้อที่ 1 อย่างเป็นทางการใน Über die Erhaltung der Kraft (On the Conservation of Force) จลนพลศาสตร์เคมี
จลนพลศาสตร์เคมี () เป็นสาขาหนึ่งของวิชาเคมี ที่ศึกษาเกี่ยวกับอัตราการทำปฏิกิริยาเคมีของสารต่างๆ ทั้งในด้านปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี, กลไกในการเกิดปฏิกิริยาเคมี และสถานะกัมมันต์ และรวมไปถึงการสร้างสมการคณิตศาสตร์เพื่ออธิบัยการดำเนินไปของปฏิกิริยาเคมี ในปี ค.ศ. 1864 ปีเตอร์ วาจจ์ และคาโต กุลด์เบิร์ก ถือเป็นผู้แรกในการอ้างถึงความสัมพันธ์ของความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับปริมาณของสารเคมีในระบบ อุณหพลศาสตร์
จากการพิจารณาพลังงานเสรีของน้ำพบว่ามีค่าน้อยกว่าของไฮโดรเจนและออกซิเจน ดังนั้นปฏิกิริยานี้ควรจะเกิดขึ้นได้ แต่จากการทดลองที่อุณหภูมิปกติพบว่าไม่เกิดปฏิกิริยา ในความเป็นจริงปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดช้ามาก จนสังเกตไม่ได้ ถ้าเราใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาลงไปก็จะได้น้ำตามสมการ อุณหพลศาสตร์
ที่ออสเตรีย ลูทวิช บ็อลทซ์มัน ประทับใจงานของแมกซ์เวลล์เป็นอย่างมาก และได้นำแนวคิดเรื่องอะตอมและทฤษฎีความน่าจะเป็นไปพัฒนาต่อจนสามารถสร้างนิยามใหม่ของเอนโทรปีในระดับจุลภาคได้ ดังนี้ ธรณีฟิสิกส์
ธรณีฟิสิกส์ () เป็นศาสตร์สาขาหนึ่งของธรณีวิทยา ว่าด้วยการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ ทางธรณีวิทยา โดยใช้วิธีการทางกายภาพฟิสิกส์ ได้แก่ การศึกษาสมบัติและกระบวนการทางธรรมชาติ ที่เกี่ยวข้องกับภาคพื้นดิน อุทกภาค (hydrosphere) บรรยากาศ และความสัมพันธ์ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังมีความหมายถึงการใช้เครื่องมือเพื่อศึกษาดวงจันทร์และดาวเคราะห์ด้วย จลนศาสตร์ดาวฤกษ์
จลนศาสตร์ดาวฤกษ์ () คือการศึกษาการเคลื่อนที่ของกลุ่มดาวโดยที่ไม่จำเป็นต้องเข้าใจว่าการเคลื่อนที่นั้นเกิดขึ้นมาจากอะไร ซึ่งแตกต่างจากการศึกษาพลศาสตร์ดาวฤกษ์ (stellar dynamics) ซึ่งจะให้ความสำคัญกับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง การเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์เทียบกับดวงอาทิตย์นั้นให้ข้อมูลที่มีประโยชน์อย่างยิ่งต่อการศึกษาจุดกำเนิดและอายุของดาวฤกษ์ รวมถึงโครงสร้างและวิวัฒนาการของดาราจักรโดยรอบ บันทึกนภา
ในวิชาเทววิทยาและมนุษยปรัชญา บันทึกนภา () หรือ อากาศานุกรม (มาจากศัพท์สันสกฤตว่า आकाश "อากาศ" อันแปลว่าท้องฟ้า) คือประมวลองค์ภูมิทั้งหมดของมวลมนุษย์ ทั้งการกระทำ, คำพูด, ความคิด, อารมณ์ และเจตนา ซึ่งได้เคยเกิดขึ้นมาในอดีต กำลังเกิดขึ้นในปัจจุบัน หรือจะเกิดขึ้นในอนาคต นักเทววิทยาเชื่อว่าองค์ภูมิเหล่านี้จะถูกจารึกไว้ในร่างปราศกายเนื้อระดับอนุภาคที่เรียกว่ากายทิพย์ (Etheric body) แม้บันทึกนภานี้จะปรากฏหลักฐานโดยเรื่องเล่าแต่ก็ไม่มีหลักฐานใดๆทางวิทยาศาสตร์มาพิสูจน์ บรรยากาศศาสตร์
พลวัตบรรยากาศ (Atmospheric dynamics) เกี่ยวข้องกับการศึกษาการสังเกตการณ์และทฤษฎีที่เกี่ยวกับระบบการเคลื่อนที่ทั้งปวงที่เป็นสิ่งสำคัญยิ่งของอุตุนิยมวิทยา ซึ่งรวมถึงปรากฏการณ์ที่หลากหลาย เช่น พายุ พายุทอร์นาโด คลื่นแรงโน้มถ่วง พายุหมุนเขตร้อน พายุหมุนนอกเขตร้อน กระแสลมกรดหรือเจ็ทสตรีม และการไหลเวียนระดับโลก เป้าหมายของการศึกษาพลวัตบรรยากาศก็เพื่อนำมาใช้สำหรับอธิบายการไหลเวียนที่สังเกตเห็น โดยอาศัยพื้นฐานของหลักการหลักของฟิสิกส์ วัตถุประสงค์ของการศึกษาดังกล่าวรวมถึงการเพิ่มความแม่นยำในการพยากรณ์อากาศ การพัฒนากรรมวิธีสำหรับพยากรณ์ความแปรปรวนของลมฟ้าอากาศตามฤดูกาลและตามรายหลายปีและเพื่อทำความเข้าใจในการรบกวนสร้างความผิดปรกติให้กับบรรยกาศโดยมนุษย์ เช่นการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ หรือการลดความหนาของชั้นโอโซนที่มีต่อภูมิอากาศของโลก กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์
กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ กล่าวถึงเอนโทรปีและความเป็นไปได้ของสภาวะศูนย์องศาสัมบูรณ์ ความว่า "เมื่อระบบเข้าสู่ภาวะศูนย์องศาสัมบูรณ์ กระบวนการทั้งหมดจะหยุดนิ่ง และค่าเอนโทรปีของระบบจะมีค่าต่ำที่สุด" (As a system approaches absolute zero, all processes cease and the entropy of the system approaches a minimum value.) อุณหพลศาสตร์
กล่าวถึงกฎทรงพลังงาน โดยอธิบายได้ดังนี้ อุณหพลศาสตร์
กล่าวถึงอุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์ โดยอธิบายได้ดังนี้ อุ๊บส์
อุ๊บส์ () เป็นนิตยสารประเภทสังคมบันเทิงของประเทศไทยในเครือโพลีพลัส ซึ่งดำเนินงานโดย "อรพรรณ วัชรพล" ก่อตั้งเมื่อปี พ.ศ. 2547 โดยโพลีพลัสได้จัดตั้ง บริษัท โพลีพลัส พีอาร์ จำกัด ให้บริการด้านที่ปรึกษาประชาสัมพันธ์ รับวางแผนและดำเนินการด้านประชาสัมพันธ์ พร้อมทั้งก่อตั้ง บริษัท โพลีพลัส พับลิชชิ่ง จำกัด สำหรับการผลิตสื่อสิ่งพิมพ์ จำหน่ายครั้งแรกเมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2547 จนถึงปัจจุบัน ภูมิศาสตร์
ภูมิศาสตร์กายภาพเป็นสาขาที่มุ่งเน้นการศึกษาถึงสภาพทางภูมิศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์โลก เพื่อเข้าใจลักษณะและปัญหาของธรณีภาค อุทกภาค บรรยากาศ และชีวภาค เครื่องจักรความร้อน
ในปี ค.ศ. 1824 ซาดี การ์โนต์ วิศวกรชาวฝรั่งเศสได้ตีพิมพ์ผลงาน "Reflections on the Motive Power of Fire"  ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เมื่อกำหนดแหล่งกำเนิดอุณหภูมิสูงและต่ำคู่ใด ๆ แล้ว เครื่องจักรความร้อนการ์โนต์เป็นเครื่องจักรที่ให้งานทางกลศาสตร์มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ (ต่อมาเราทราบว่าเครื่องจักรแบบผันกลับได้ทุกชนิดมีประสิทธิภาพสูงสุดเท่าเครื่องจักรการ์โนต์). งานของเครื่องจักรการ์โนต์ทำให้เราตระหนักถึงขอบเขตที่ดีที่สุดของเครื่องจักรความร้อนเท่าที่เราทำได้ และยังเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาทฤษฎีทางอุณหพลศาสตร์อย่างจริงจังอีกด้วย ซึ่งทำให้ต่อมาลอร์ด เคลวินและรูดอร์ฟ เคลาซิอุสค้นพบกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์. นักฟิสิกส์หลายท่านถือว่าการ์โนต์เป็นหนึ่งในผู้ค้นพบกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์
กล่าวคือ พลังงานในระบบอุณหพลศาสตร์หนึ่งๆ จะมีค่ารวมเท่าเดิมเสมอ ความร้อนที่เกิดขึ้นคือกระบวนการนำพลังงานเข้าสู่ระบบจากแหล่งอุณหภูมิสูง หรือสูญเสียออกจากระบบโดยส่งออกไปยังแหล่งอุณหภูมิต่ำ พลังงานนี้อาจสูญเสียไปจากการเกิดงานทางกลต่อสิ่งแวดล้อมของระบบ หรืออาจกล่าวว่าการทำให้เกิดงานทางกลต่อสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดพลังงานขึ้นก็ได้ กฎข้อที่หนึ่งกล่าวถึงพลังงานเหล่านี้ว่ามีผลรวมคงที่ นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน ย่อมจะเท่ากับปริมาณความร้อนที่นำเข้าระบบ ลบด้วยปริมาณความร้อนที่สูญเสียออกจากระบบ (ซึ่งทำให้เกิดงานทางกลต่อสิ่งแวดล้อม) กฎข้อที่หนึ่งนี้สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ ประวัติวิชากายวิภาคศาสตร์
แพทย์ชาวอาหรับนามว่า อิบน์ อัล-นาฟิส (Ibn al-Nafis, ค.ศ. 1213 - ค.ศ. 1288) เป็นหนึ่งในคนแรกๆ ที่เสนอการชำแหละร่างกายมนุษย์และการชันสูตรศพ และในปี ค.ศ. 1242 เขาเป็นคนแรกที่อธิบายระบบการไหลเวียนปอด (pulmonary circulation) [4] และระบบไหลเวียนโคโรนารี (coronary circulation) [5] ซึ่งเป็นพื้นฐานของรวามรู้เรื่องระบบไหลเวียนโลหิต เขาจึงได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งทฤษฎีการไหลเวียน[6] อิบน์ อัล-นาฟิสยังเป็นผู้ที่อธิบายความคิดแรกเริ่มของเมแทบอลิซึม[7] และได้พัฒนาระบบการศึกษากายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาขึ้นมาแทนที่ลัทธิของอวิเซนนาและกาเลน ด้วยการล้มล้างความเชื่อที่ผิดๆ เกี่ยวกับทฤษฎี humorism, การคลำชีพจร,[8] กระดูก, กล้ามเนื้อ, ลำไส้, อวัยวะรับความรู้สึก, ท่อน้ำดี, หลอดอาหาร, กระเพาะอาหาร, และกายวิภาคของร่างกายมนุษย์แทบทุกส่วน[9] กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์
กฎข้อที่สามนี้พัฒนาขึ้นโดย วอลเตอร์ แนรนสต์ (Walther Nernst) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ในช่วงปี ค.ศ. 1906-1912 บางครั้งจึงเรียกกฎข้อนี้ว่า ทฤษฎีของเนิร์นสต์ เขากล่าวว่าค่าเอนโทรปีของระบบที่ศูนย์องศาสัมบูรณ์จะเป็นค่าคงที่ เนื่องจากระบบที่ศูนย์องศาสัมบูรณ์เป็นระบบที่ ground state ค่าเอนโทรปีของระบบจึงมาจาก ground state เท่านั้น นัยหนึ่งคือ "ไม่มีกระบวนการใดที่สามารถลดพลังงานของระบบลงจนถึงศูนย์องศาสัมบูรณ์ได้" อุณหพลศาสตร์
อย่างไรก็ตามอุณหพลศาสตร์ดั้งเดิมมีข้อดีตรงที่ ทฤษฎีนี้เป็นอิสระต่อทฤษฎีอะตอม ไม่ว่าทฤษฎีอะตอมจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรก็ตาม เรายังสามารถใช้อุณหพลศาสตร์ในการอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติในระดับมหภาคได้เสมอ อุตุนิยมวิทยา
อุตุนิยมวิทยา () เป็นการศึกษาเชิงวิทยาศาสตร์ ว่าด้วยบรรยากาศของโลก โดยเน้นการพยากรณ์อากาศ และกระบวนการของสภาพอากาศ ปรากฏการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาเป็นเหตุการณ์เกี่ยวกับสภาพอากาศที่สังเกตได้ ซึ่งให้ความกระจ่างและอธิบายได้ด้วยศาสตร์แห่งอุตุนิยมวิทยา เหตุการณ์เหล่านี้เกิดจากความแปรผันที่มีอยู่ในบรรยากาศของโลก ได้แก่ อุณหภูมิ ความกดอากาศ ไอน้ำ และองค์ประกอบต่าง ๆ และปฏิกิริยาของตัวแปรต่าง ๆ และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาต่าง ๆ กัน ประเด็นหลักของการศึกษาและการสังเกตเกี่ยวกับสภาพอากาศของโลกนั้น อยู่ที่ชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ (troposphere) ภูมิอากาศวิทยา
ภูมิอากาศวิทยา ( จากภาษากรีก , "klima" แปลว่า "สถานที่ หรือเขต" และ หรือ "-logia") หรือ ภูมิอากาศศาสตร์ (climate science) คือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับภูมิอากาศซึ่งนิยามทางวิทยาศาสตร์ว่าคือสภาพของลมฟ้าอากาศเฉลี่ยในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ในสาขาการศึกษาสมัยใหม่ถือเป็นสาขาหนึ่งของบรรยากาศศาสตร์และสาขาย่อยของภูมิศาสตร์กายภาพซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์โลก ภูมิอากาศวิทยาปัจจุบันศึกษาทั้งสมุทรศาสตร์และชีวธรณีเคมี องค์ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับภูมิอากาศสามารถนำมาใช้ในการพยากรณ์อากาศระยะสั้นโดยใช้เทคนิคแอนะล็อก เช่น เอลนีโญ-ความผันผวนซีกโลกใต้ (El Niño–Southern Oscillation: ENSO) ความผันผวนแมดเดน–จูเลียน (Madden–Julian oscillation: MJO) ความผันผวนแอตแลนติกเหนือ (North Atlantic oscillation: NAO) ภาวะวงแหวนซีกโลกเหนือ (Northern Annular Mode: NAM) ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าความผันผวนอาร์กติก (Arctic oscillation: AO) ดัชนีแปซิฟิกเหนือ (Northern Pacific: NP) ความผันผวนทศวรรษแปซิฟิก (Pacific Decadal Oscillation: PDO) และความผันผวนระหว่างทศวรรษแปซิฟิก (Interdecadal Pacific Oscillation: IPO) แบบจำลองภูมิอากาศถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ที่หลากหลายสำหรับการศึกษาตั้งแต่การศึกษาพลวัตของลมฟ้าอากาศและระบบภูมิอากาศไปจนถึงการคาดการณ์ภูมิอากาศในอนาคต ลมฟ้าอากาศเป็นที่รู้จักกันว่าคือสภาพของบรรยากาศในช่วงเวลาหนึ่ง ในขณะภูมิอากาศเกี่ยวข้องกับสภาพบรรยากาศในช่วงเวลานาน อุณหพลศาสตร์
เมื่อพิจารณาจากสมการสมดุลพลังงานในระบบอุณหพลศาสตร์ จะได้ระดับของพลังงานจำนวนหนึ่งที่เรียกชื่อว่า Thermodynamic potential ซึ่งสามารถวัดได้จากระบบ พลังงานที่สำคัญ 5 ตัวได้แก่ ศูนย์สัมบูรณ์
บายเชิงจุลภาคทางฟิสิกส์เชิงสถิติ อุณหพลศาสตร์นั้นเกี่ยวข้องกับการวัดในเชิงมหภาค ดังนั้นคำจำกัดความอุณหภูมิในเชิงอุณหพลศาสตร์ในเบื้องแรก ซึ่งกำหนดขึ้นโดยลอร์ดเคลวิน จึงระบุเกี่ยวกับค่าตัวแปรต่างๆ ที่สามารถตรวจวัดได้จากการสังเกต ส่วนฟิสิกส์สถิติจะให้ความเข้าใจในเชิงลึกยิ่งกว่าอุณหพลศาสตร์ โดยอธิบายถึงการสะสมจำนวนอนุภาคขนาดใหญ่ และตีความพารามิเตอร์ต่างๆ ในอุณหพลศาสตร์ (เชิงมหภาค) ในฐานะค่าเฉลี่ยทางสถิติของพารามิเตอร์ของอนุภาคในเชิงจุลภาค อุณหพลศาสตร์
ถ้าระบบ A และ B อยู่ในภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ และระบบ B และ C อยู่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์แล้ว ระบบ A และ C จะอยู่ในภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ด้วยเช่นกัน กฎของอุณหพลศาสตร์
นั่นคือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของระบบมีคุณสมบัติเป็นฟังก์ชันเพิ่มทางเดียว (monotonically increasing) โดยเราพิจารณาเอนโทรปีเป็นฟังก์ชันของเวลา. จากคุณสมบัตินี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเราสามารถพิจารณาเอนโทรปีในการระบุทิศทางของเวลาได้ กฎข้อนี้สามารถแสดงด้วยสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ได้ว่า กลศาสตร์ของไหล
กลศาสตร์ของไหล คือวิชาที่ศึกษาพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของของไหลและแรงที่เกิดขึ้น (ของไหลหมายถึงของเหลวและกาซ) กลศาสตร์ของไหลอาจแบ่งได้เป็นสองส่วนคือสถิตยศาสตร์ของไหลซึ่งศึกษาของไหลในขณะที่หยุดนิ่ง และพลศาสตรฺของไหลที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของของไหล ศาสตร์นี้นับเป็นส่วนหนึ่งของกลศาสตร์ภาวะต่อเนื่องซึ่งศึกษาแบบจำลองของวัตถุโดยไม่สนใจข้อมูลในระดับอะตอม กลศาสตร์ของไหลเป็นหนึ่งในสาขาการวิจัยที่ได้รัยความสนใจและมีปรากฏการณ์มากมายที่ยังไม่ถูกค้นพบ หรือถูกค้นพบเพียงบางส่วน กลศาสตร์ของไหลประกอบด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน บางครั้งวิธีหาคำตอบที่ดีที่สุดคือการประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีเชิงตัวเลข โดยเฉพาะการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ วิทยาการสมัยใหม่เกี่ยวกับกลศาสตร์ของไหลคือ "พลศาสตร์ของไหลเชิงคณนา (Computational Fluid Dynamics) " (CFD) คือเครื่องมือที่ถูกใช้ในการแก้ปัญหาทางกลศาสตร์ของไหลโดยเฉพาะ หรือการแก้ปัญหาด้วยการใช้ มาใช้สร้างให้เห็นภาพการไหลของของไหลและศึกษาพฤติกรรมของมัน กลศาสตร์ของไหลเป็นส่วนหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของของไหลและแรงที่เกิดขึ้นในตัวของมัน อุณหพลศาสตร์
ระบบอุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics system) คือส่วนหนึ่งของจักรวาลที่เรากำลังพิจารณาอยู่ โดยเราจะต้องกำหนดขอบเขตของระบบ (ไม่ว่าจะเป็นขอบเขตจริงหรือขอบเขตในจินตนาการ) ให้ชัดเจน ส่วนอื่น ๆ ของจักรวาลที่ไม่อยู่ในระบบเรียกว่า สิ่งแวดล้อม ระบบอุณหพลศาสตร์ที่สำคัญมี 3 ประเภท คือ อุณหพลศาสตร์
อนึ่ง กฎต่าง ๆ ในอุณหพลศาสตร์จะมีความหมายก็ต่อเมื่อผู้ใช้นิยามระบบอุณหพลศาสตร์อย่างชัดเจนแล้วเท่านั้น เมื่อระบบอยู่ในสภาวะสมดุลในทุก ๆ ด้าน (สมดุลทางกลศาสตร์, สมดุลทางอุณหภูมิ, สมดุลทางเคมี, ฯลฯ) เราจะกล่าวว่า ระบบอยู่ในสถานะที่แน่นอน การวิเคราะห์กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์จะวิเคราะห์ได้ก็ต่อเมื่อทุก ๆ ขั้นตอนในกระบวนการสามารถประมาณได้ว่าอยู่ในสภาวะสมดุลเท่านั้น โดยเรียกสภาวะที่พอจะอนุโลมว่าสมดุลได้ว่าสภาวะกึ่งสมดุล (quasi-equilibrium) คุณสมบัติต่าง ๆ ของระบบสามารถอธิบายได้ด้วยสมการของระบบซึ่งระบุถึงความสัมพันธ์ของตัวแปรในระบบ ตัวแปรในระบบอุณหพลศาสตร์ที่สำคัญ คือ ความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ พลังงานภายใน เอนโทรปี เอนธาลปี พลังงานเสรีของกิ๊บส์ และพลังงานเสรีของเฮมโฮลทซ์ เป็นต้น อุณหพลศาสตร์
กล่าวถึงภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ โดยอธิบายได้ดังนี้ ภูมิศาสตร์
สี่ขนบธรรมเนียมทางประวัติศาสตร์ในการวิจัยทางภูมิศาสตร์ประกอบด้วย การวิเคราะห์เชิงพื้นที่ของปรากฏการณ์ธรรมชาติและมนุษย์ การศึกษาพื้นที่ของสถานที่และภูมิภาค การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างพื้นดินกับมนุษย์ และวิทยาศาสตร์โลก[7] ภูมิศาสตร์ได้รับการกล่าวขานว่าเป็น "สาขาวิชาแห่งโลก" และ "ตัวเชื่อมระหว่างมนุษย์และวิทยาศาสตร์กายภาพ" จักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ
จักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ หรือ ฟิสิกส์จักรวาลวิทยา () คือสาขาวิชาหนึ่งของการศึกษาดาราศาสตร์ เป็นการศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลและพลศาสตร์ของเอกภพของเรา ตลอดจนถึงความเกี่ยวข้องกับปัญหาพื้นฐานในแง่การกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพ การศึกษาจักรวาลวิทยาเป็นการศึกษาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้าต่าง ๆ และสาเหตุเริ่มต้นของการเคลื่อนที่เหล่านั้น มีพื้นฐานมาจากแนวคิดของโคเปอร์นิคัส ที่ว่าวัตถุท้องฟ้าทุกชนิดย่อมอยู่ภายใต้กฎทางฟิสิกส์เดียวกันกับกฎทางฟิสิกส์ที่ใช้บนโลก ส่วนกลศาสตร์นิวตันเป็นการนำเสนอทฤษฎีที่จะทำความเข้าใจกับการเคลื่อนที่ ปัจจุบันเรียกกลศาสตร์ทั้งหมดนี้รวม ๆ กันว่า กลศาสตร์ท้องฟ้า (celestial mechanics) สำหรับการศึกษาจักรวาลวิทยาเชิงกายภาพในยุคปัจจุบันเริ่มขึ้นจากการพัฒนาทฤษฎีใหม่ของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในคริสต์ศตวรรษที่ 20 คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป รวมถึงข้อมูลการสังเกตการณ์วัตถุที่อยู่ไกลมาก ๆ ในจักรวาลของเรา อุณหพลศาสตร์
อุณหพลศาสตร์เคมี (English: Chemical Thermodynamics) เป็นการศึกษาความเกี่ยวพันของความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีหรือจากการเปลี่ยนแปลงสถานะทางฟิสิกส์ภายในขอบเขตของกฎอุณหพลศาสตร์ ในช่วงปี 1873-76 นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันชื่อ โจซิอาห์ วิลลาร์ด กิ๊บส์ ได้เผยแพร่งานวิจัยสามฉบับ ฉบับที่โด่งดังที่สุดคือ On the Equilibrium of Heterogeneous Substances ซึ่งเขาได้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการทางอุณหพลศาสตร์สามารถนำมาวิเคราะห์ให้เห็นเป็นภาพได้ จากการศึกษาพลังงาน เอนโทรปี ปริมาตร อุณหภูมิ และความดันของระบบอุณหพลศาสตร์นั้น ทำให้สามารถอธิบายลำดับการเกิดของกระบวนการได้[2] ตลอดช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 นักเคมีหลายคนเช่น กิลเบิร์ต เอ็น. ลิวอิส, เมิร์ล รันดัล และ อี. เอ. กุกเกินเฮม เริ่มนำสมการคณิตศาสตร์ของกิ๊บส์ไปใช้ในการวิเคราะห์กระบวนการทางเคมีในงานของพวกเขา[3] ภูมิศาสตร์กายภาพ
ภูมิศาสตร์กายภาพ เป็นหนึ่งในสองสาขาหลักของภูมิศาสตร์ และเป็นสาขาย่อยของสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติซึ่งเกี่ยวข้องกับการศึกษาถึงกระบวนการและแบบรูปของสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ เช่น บรรยากาศ อุทกภาค ชีวมณฑล และธรณีภาค ตรงข้ามกับภูมิศาสตร์มนุษย์ที่เน้นทางวัฒนธรรมหรือสิ่งแวดล้อมสรรค์สร้างมากกว่า อุณหพลศาสตร์
หมวดหมู่:ฟิสิกส์ หมวดหมู่:หลักการสำคัญของฟิสิกส์ ศูนย์สัมบูรณ์
ในอดีตมีแนวคิดเกี่ยวกับอุณหภูมิเกิดขึ้นเป็น 2 แนวทาง คือตามแนวทางของหลักอุณหพลศาสตร์ และตามกาประเทศไทย อุณหพลศาสตร์
ยูลีอุส ฟ็อน ไมเออร์ และเจมส์ จูล เป็นนักวิทยาศาสตร์สองท่านที่นำแนวคิดของรัมฟอร์ดไปศึกษาต่ออย่างจริงจัง โดยในปี ค.ศ. 1840 ฟ็อน ไมเออร์ ผู้เป็นแพทย์และนักวิทยาศาสตร์สมัครเล่น ได้สังเกตถึงความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและงานทางกลศาสตร์ ระหว่างตรวจคนไข้ในเรือ ทำให้ ฟ็อน ไมเออร์ ได้พยายามตีพิมพ์ผลงานเรื่องกฎการอนุรักษ์พลังงาน. อย่างไรก็ตามเนื่องจากความที่ว่าพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ของฟ็อน ไมเออร์ มีน้อย ทำให้ผลงานของเขามีข้อผิดพลาด และถูกปฏิเสธการตีพิมพ์ ในปีถัดมา ฟ็อน ไมเออร์ พยายามส่งผลงานเข้าตีพิมพ์อีกครั้ง โดยถึงแม้จะสำเร็จ แต่ผลงานของเขาถูกมองข้าม เนื่องจากเขาไม่มีชื่อเสียงในฐานะนักฟิสิกส์ ฟ็อน ไมเออร์ ต้องรออีกราว ๆ 20 ปี กว่าจะได้ชื่อเสียงที่เขาสมควรจะได้รับ เมื่อเคลาซีอุสได้พยายามยกย่องเขาแก่สาธารณชนในฐานะผู้คิดค้นกฎข้อที่ 1 เครื่องมือวัด
ชิ้นตัวอย่างจะถูกระบายความร้อนลงไปจน (เกือบ) ถึงศูนย์สัมบูรณ์ (เช่นโดยการจุ่มตัวอย่างลงในฮีเลียมเหลว) ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ตัวอย่างใด ๆ จะถือว่าไม่มีเอนโทรปี (ดู กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม) จากนั้นจะใช้แคลอรีมืเตอร์ประเภทแอคทีฟสองตัวเพื่อเติมตัวอย่างด้วยเอนโทรปีจนกระทั่งถึงอุณหภูมิที่ต้องการ: (ดูเพิ่มเติม ฐานข้อมูลทางอุณหพลศาสตร์สำหรับสารบริสุทธิ์) กฎของอุณหพลศาสตร์
นั่นคือการเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบมีคุณสมบัติความไม่แปรผัน (invariance) ต่อทิศทางของกระบวนการในกระบวนการอะเดียแบติก. กฎข้อนี้สามารถแสดงด้วยสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ได้ว่า
โดย "E" หมายถึงพลังงานของระบบ, "Q" หมายถึงพลังงานความร้อนที่เข้าสู่ระบบ, และ "W" หมายถึงงานที่กระทำต่อระบบ. อุณหพลศาสตร์
ความร้อนจากแหล่งที่มีอุณหภูมิต่ำ ไม่สามารถถ่ายเทไปยังแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าได้ โดยธรรมชาติ (เคลาซีอุส) อุณหพลศาสตร์
ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งก็คือ อุณหพลศาสตร์ไม่สามารถบอกได้ว่า งาน ที่เกิดขึ้นจริงในระบบจะมีค่าเท่าใด บอกได้แต่เพียงว่างานที่เกิดขึ้นได้มากที่สุดจะมีค่าเท่าใด ทั้งนี้เนื่องจากงานที่เกิดขึ้นได้มากสุดเกิดจากกระบวนการผันกลับได้ ในขณะที่กระบวนการที่เกิดขึ้นจริงเป็นกระบวนการผันกลับไม่ได้ อุณหพลศาสตร์
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) นิเวศวิทยา
อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและภายในเป็นนามธรรมที่รวมชีวิตและสภาพแวดล้อมให้เป็นหน่วยหรือข้อเท็จจริงที่แยกออกจากกันไม่ได้ในความเป็นจริง มีการแทรกซึมของเหตุและผลระหว่างสภาพแวดล้อมและใช้ชีวิต ตัวอย่างเช่นกฎของอุณหพลศาสตร์ถูกนำไปใช้กับนิเวศวิทยาด้วยวิธีสภาวะทางกายภาพของมัน ด้วยความเข้าใจของหลักการการเผาผลาญอาหารและหลักการทางอุณหพลศาสตร์ การบัญชีที่สมบูรณ์ของการใช้พลังงานและการไหลของวัสดุสามารถได้รับการตรวจสอบผ่านทางระบบนิเวศหนึ่ง ด้วยวิธีนี้ความสัมพันธ์ทางด้านสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศจะมีการศึกษาผ่านการอ้างอิงถึงชิ้นส่วนวัสดุที่ตามหลักการแล้วจัดการได้และแยกจากกันได้ อย่างไรก็ตาม หลังจากที่องค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพมีการทำความเข้าใจผ่านการอ้างอิงถึงสาเหตุของพวกมัน องค์ประกอบพวกนี้เชื่อมโยงโดยหลักการกลับมารวมกันเป็นความสมบูรณ์แบบบูรณาการหรือระบบที่ครั้งหนึ่งเคยถูกเรียกว่าเป็น holocoenotic ซึ่งรู้กันว่าเป็นวิธีการวิภาษไปสู่นิเวศวิทยา วิธีการวิภาษใช้ตรวจสอบชิ้นส่วน แต่ผสมสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมให้เป็นความสมบูรณ์แบบไดนามิก (หรือ Umwelt) การเปลี่ยนแปลงในปัจจัยทางนิเวศและทางสิ่งแวดล้อมอย่างหนึ่งสามารถมีผลควบคู่กันไปกับสถานะแบบไดนามิกของระบบนิเวศทั้งหมด ภูมิศาสตร์
นักภูมิศาสตร์ได้รับการจัดให้อยู่ในกลุ่มเดียวกับนักทำแผนที่และผู้ที่ทำการศึกษาเกี่ยวกับลำดับและชื่อของสถานที่ต่าง ๆ แม้ว่านักภูมิศาสตร์จะได้รับการฝึกฝนเกี่ยวกับภูมินามวิทยาและการทำแผนที่แต่ก็ไม่ถือว่าเป็นหน้าที่หลักของนักภูมิศาสตร์ นักภูมิศาสตร์เป็นผู้ศึกษาเกี่ยวกับพื้นที่และการกระจายของฐานข้อมูลเชิงเวลาจากปรากฏการณ์ กระบวนการ คุณลักษณะ ตลอดจนปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับสิ่งแวดล้อม [8] เนื่องจากพื้นที่และสถานที่ส่งผลต่อความหลากหลายของสิ่งต่าง ๆ เช่น เศรษฐศาสตร์ สุขภาพ ภูมิอากาศ พืช และสัตว์ ทำให้ภูมิศาสตร์มีความเป็นสหวิทยาการสูง ลักษณะการเป็นสหวิทยาการของวิธีการทางภูมิศาสตร์ขึ้นอยู่กับความสนใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างปรากฏการณ์ทางกายภาพและมนุษย์รวมถึงแบบรูปเชิงพื้นที่ที่เกิดขึ้น[9] กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์
กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ กล่าวถึง กฎทรงพลังงาน ความว่า ภาวะมาตรฐาน
สำหรับสสารหนึ่ง ภาวะมาตรฐานเป็นภาวะอ้างอิงสำหรับคุณสมบัติภาวะอุณหพลศาสตร์ของสสารนั้น อย่างเช่น เอนทาลปี เอนโทรปี พลังงานเสรีของกิ๊บส์ และภาวะมาตรฐานอีกหลายประการของสสารหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีสำหรับธาตุในภาวะมาตรฐานจะมีค่าเป็นศูนย์ และด้วยการกำหนดดังกล่าวได้ทำให้ปริมาณทางอุณหพลศาสตร์อีกเป็นจำนวนมากสามารถคำนวณและจัดทำเป็นตารางได้ ภาวะมาตรฐานของสสารไม่จำเป็นต้องมีอยู่ในธรรมชาติ ยกตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะคำนวณค่าของไอน้ำที่ 25 °C และ 1 บาร์ ถึงแม้ว่าไอน้ำดังกล่าวจะไม่มีอยู่จริง (เป็นแก๊ส) ภายใต้สภาวะเหล่านั้น ข้อดีของการกำหนดเช่นนี้คือตารางคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ที่ได้รับการจัดเตรียมด้วยวิธีการนี้จะมีความสอดคล้องกันในตัวของมันเอง