Resumo - Termodinâmica (física)

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A hipótese atômica diz que a matéria é constituída de átomos. 
Quando uma panela de pressão com ar dentro é fechada, e coloca-se fogo nela, fornece-se energia térmica às moléculas. Assim, as moléculas começam a se agitar com maior velocidade, e quanto mais rapidamente se agitam, mais provocam um aumento de temperatura. Elas também se chocam com maior intensidade contra as paredes da panela, causando um aumento da pressão. Conforme o calor é fornecido, a pressão aumenta até ser possível levantar a válvula de segurança. Assim, o gás começa a escapar pela válvula. Isso ocorre porque a pressão externa à panela é menor do que a pressão no seu interior, o que permite que o gás escape da panela, impedindo que a pressão aumente ainda mais.
A pressão é diretamente proporcional à temperatura. Se o gás se expande em temperatura constante, a pressão diminui. Enquanto isso, o volume do gás é inversamente proporcional à pressão. Ainda, a pressão também é diretamente proporcional à quantidade de moléculas presentes num determinado volume de gás.
Confira algumas fórmulas de transformações gasosas a seguir:
Um mol de qualquer gás contem este número de moléculas de gás: 6,02 x 10²³. Este valor é chamado de número de Avogadro, e esta unidade serve para representar o número de moléculas de gás de forma simples. 
Existe um outro tipo de transformação gasosa, que é chamada de transformação adiabática (imagem a seguir). Nesse caso, a transformação ocorre quando o gás sai do seu estado inicial e vai para seu estado final sem que haja uma troca de calor com o ambiente que o cerca.
Se o gás, quando recebe calor, expande, quer dizer que ele pode realizar trabalho; o gás recebe calor, e esse calor é transmitido às suas moléculas, aumentando as suas velocidades. O trabalho a ser realizado pode levantar objetos, como a válvula de segurança da panela de pressão.
Existe uma equivalência entre o trabalho mecânico e a energia térmica.
A quantidade de energia térmica é igual à soma da energia interna do gás e do trabalho que ele realiza. Essa é a primeira lei da termodinâmica (imagem a seguir). Essa equação demonstra que o calor cedido a um gás é usado, em parte, para aumentar a energia interna desse gás e, em parte, para realizar trabalho.
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, existe um limite na energia fornecida, na forma de calor, para a realização de um trabalho. Toda a realização de um trabalho pode gerar energia na forma de calor, mas nem todo calor pode ser utilizado para realização de um trabalho. Uma parte dessa energia se desprende de forma irreversível. A esta segunda lei está associado o conceito de entropia, que determina se uma transformação gasosa é reversível ou irreversível.
A melhor situação de rendimento de uma máquina térmica é aquele em que a razão entre o calor que entra e o calor que sai é bem pequena. Aí sim quase todo calor cedido pela fonte quente irá se transformar em trabalho. Sendo assim, seriam necessárias duas fontes térmicas, com temperaturas bem diferentes, para aumentar o rendimento de uma máquina térmica. Essa é uma das consequências da segunda lei da termodinâmica, aplicada à construção das máquinas térmicas, o que significa o estabelecimento de uma fonte quente e de uma fonte fria para que se consiga obter trabalho na máquina.
A quantidade de calor cedida pela fonte quente é diretamente proporcional à sua temperatura, assim como a temperatura da fonte fria é diretamente proporcional à quantidade de calor recebida por ela ao fim da transformação. Ou seja, a razão entre o calor cedido pela fonte quente e o calor recebido pela fonte fria é igual à razão entre as suas temperaturas. Isso provém do físico Sadi Carnot, que viveu entre os séculos 18 e 19. A seguir, as fórmulas, incluindo o rendimento de uma máquina térmica: