Thermodynamics
Ang isang maigsi, malakas, at pangkalahatang account ng oras na kawalaan ng simetrya ng ordinaryong mga pisikal na proseso ay unti-unting pinagsama sa kurso ng ika-19 na siglo na pag-unlad ng agham ng thermodynamics.
Ang mga uri ng mga pisikal na sistema kung saan ang halata na mga asymmetry ay lumitaw ay walang tigil na macroscopic; lalo na, ang mga ito ay mga sistema na binubuo ng napakalaking bilang ng mga particle. Dahil ang mga ganitong sistema ay tila may mga natatanging katangian, ang isang bilang ng mga investigator na nagsagawa upang bumuo ng isang autonomous science ng mga naturang sistema. Tulad ng nangyari, ang mga investigator na ito ay pangunahing nababahala sa paggawa ng mga pagpapabuti sa disenyo ng mga steam engine, at sa gayon ang sistema ng interes ng paradigmatic para sa kanila, at ang isa na regular na apila sa mga pangunahing talakayan ng thermodynamics, ay isang kahon ng gas.
Isaalang-alang kung anong mga termino ang angkop para sa paglalarawan ng isang bagay tulad ng isang kahon ng gas. Ang pinakadulo posible tulad ng account ay isang pagtutukoy ng mga posisyon at bilis at panloob na mga katangian ng lahat ng mga particle na bumubuo sa gas at kahon nito. Mula sa impormasyong iyon, kasama ang batas ng Newtonian na paggalaw, ang mga posisyon at tulin ng lahat ng mga partikulo sa lahat ng iba pang mga oras ay maaaring makalkula sa prinsipyo, at, sa pamamagitan ng mga posisyon at bilis nito, lahat ng bagay tungkol sa kasaysayan ng gas at kahon maaaring kinakatawan. Ngunit ang mga kalkulasyon, siyempre, ay maaaring imposible mahirap. Ang isang mas simple, mas malakas, at mas kapaki-pakinabang na paraan ng pag-uusap tungkol sa mga naturang sistema ay gagawing paggamit ng mga pang-macroscopic na mga paniwala tulad ng laki, hugis, masa, at paggalaw ng kahon bilang isang buo at ang temperatura, presyon, at dami ng gas. Ito ay, pagkatapos ng lahat, isang kahabag-habag na katotohanan na kung ang temperatura ng isang kahon ng gas ay nakataas ng sapat na mataas, ang kahon ay sasabog, at kung ang isang kahon ng gas ay patuloy na kinatas mula sa lahat ng panig, magiging mas mahirap itong pisilin habang nakakakuha ito mas maliit. Bagaman ang mga katotohanang ito ay natatanggap mula sa mga mekaniko ng Newtonian, posible na maisaayos ang mga ito sa kanilang sarili — upang makagawa ng isang hanay ng mga autonomous thermodynamic na mga batas na direktang nauugnay ang temperatura, presyon, at dami ng isang gas sa bawat isa nang walang anumang sanggunian sa mga posisyon at bilis ng mga particle na kung saan binubuo ang gas. Ang mga mahahalagang prinsipyo ng agham na ito ay ang mga sumusunod.
Mayroong, una sa lahat, isang kababalaghan na tinatawag na init. Ang mga bagay ay nagiging mas mainit sa pamamagitan ng pagsipsip ng init at palamig sa pamamagitan ng pag-alis nito. Ang init ay isang bagay na maaaring ilipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa. Kapag ang isang cool na katawan ay nakalagay sa tabi ng isang mainit-init, ang cool ay nagpapainit at ang pampainit ay nagpapalamig, at ito ay sa pamamagitan ng kabutihan ng daloy ng init mula sa pampainit na katawan hanggang sa palamig. Ang orihinal na thermodynamic investigator ay nakapagtatag, sa pamamagitan ng prangka na pag-eksperimento at napakatalino na teoretikal na argumento, ang init ay dapat na isang anyo ng enerhiya.
Mayroong dalawang mga paraan kung saan ang mga gas ay maaaring makipagpalitan ng enerhiya sa kanilang paligid: tulad ng init (tulad ng kapag ang mga gas sa iba't ibang temperatura ay dinala sa thermal contact sa bawat isa) at sa mekanikal na anyo, tulad ng trabaho (tulad ng kung ang isang gas ay nagtaas ng timbang sa pamamagitan ng pagtulak sa isang piston). Dahil ang kabuuang enerhiya ay natipid, dapat itong mangyari na, sa kurso ng anumang maaaring mangyari sa isang gas, DU = DQ + DW, kung saan ang DU ay ang pagbabago sa kabuuang enerhiya ng gas, ang DQ ay ang enerhiya ng gas mga nakuha mula sa mga paligid nito sa anyo ng init, at ang DW ay ang enerhiya na nawala sa gas sa mga paligid nito sa anyo ng trabaho. Ang equation sa itaas, na nagpapahayag ng batas ng pag-iingat ng kabuuang enerhiya, ay tinukoy bilang ang unang batas ng thermodynamics.
Ang mga orihinal na investigator ng thermodynamics ay nakilala ang isang variable, na tinawag nilang entropy, na tumataas ngunit hindi kailanman bumabawas sa lahat ng mga ordinaryong pisikal na proseso na hindi nagaganap nang baligtad. Ang pagtaas ng entropy, halimbawa, kapag ang init ay kusang pumasa mula sa mainit na sopas sa palamig na hangin, kapag ang usok ay kusang kumakalat sa isang silid, kapag ang isang upuan na dumudulas sa isang palapag ay nagpapabagal dahil sa alitan, kapag ang mga yelo ng papel na may edad, kapag baso ang baso, at kapag bumababa ang isang baterya. Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nagsasaad na ang kabuuang entropy ng isang nakahiwalay na sistema (ang thermal energy bawat unit na yunit na hindi magagamit para sa paggawa ng kapaki-pakinabang na gawain) ay hindi kailanman maaaring mabawasan.
Sa batayan ng dalawang batas na ito, ang isang komprehensibong teorya ng mga thermodynamic na katangian ng macroscopic na mga pisikal na sistema ay nagmula. Gayunpaman, natukoy ang mga batas, ang tanong sa pagpapaliwanag o pag-unawa sa mga ito sa mga tuntunin ng mga mekanikong Newtonian na natural na iminungkahi mismo. Ito ay sa mga pagsubok ng Maxwell, J. Willard Gibbs (1839–1903), Henri Poincaré (1854–1912), at lalo na kay Ludwig Eduard Boltzmann (1844–1906) na isipin ang gayong paliwanag na ang problema ng direksyon ng direksyon unang oras ay dumating sa pansin ng mga pisika.
