Termofysikk er bygget på fire lover, hvis formulering er best i Allan Ginsbergs ord:
Av disse er første (1) og andre (2) lov de viktigste.
Hvordan vet man at et termometer virker?
Et termometer er kalibrert mot en referansetemperatur. Men hvordan vet du at når jeg kalibrerer termometeret mitt mot referansen også måler temperaturen i en varm badstu, at disse temperaturene er like?
Svaret ligger i termofysikkens første lov, som sier at dersom system $1$ er i likevekt med system $2$ og system $2$ er i likevekt med system $3$, så er system $1$ i likevekt med system $3$.
$$ (T_1=T_2~\wedge T_2=T_3) \Rightarrow (T_1=T_3) \tag{\textbf{TF0}} $$
Dette betyr at det foregår en form for utveksling av energi i verden, hvor temperaturen er det som styrer i hvilken retning energien går. Energi strømmer fra steder med høy temperatur til steder med lav temperatur. Sagt på en annen måte foregår et spill, hvor energi deles mellom spillerne, og du er med.
There is a game.
Internett elsker magneter.
Henta fra internett en plass. Troll physics.
Problemet er bare at vi har århundrer med empirisk data som viser at energi er bevart, noe som umuliggjør slike innretninger.
I dette termodynamiske spillet finnes regler, og den mest sentrale er bevaring av energi.
Man deler energien som blir tilført et system inn i to deler: arbeid $đW$ og varme $đQ$ . Kort fortalt er forskjellen på disse to størrelsene at arbeid er en form for energi vi har kontroll over, noe vi kan bruke til å gjøre noe målrettet, mens varme er unkontrollerbart og skaper (som regel) kaos. Tilførselen av varme og arbeid endrer et systems indre energi $U$.