工程热力学/导论
热力学是研究能量的学科。更具体地说，热力学入门是研究系统中能量传递的学科。经典热力学包括用于“计算”宏观能量传递的方法和结构。事实上，能量计算是经典热力学的恰当同义词。就像会计师平衡进出银行账户的资金一样，火箭科学家只需平衡进出火箭发动机的能量。当然，就像银行账户的余额会被利率和货币兑换等神秘设备所掩盖一样，热力学也笼罩着看似难以理解的概念，例如不可逆性和焓。但是，就像会计一样，仔细审查规则表明，有一种连贯的策略可以用来跟踪特定账户。
如果关于热力学简单性的陈述未能说服有抱负的学生，那么他们可能会被关于理解能量传递在我们社会中的重要性的几句话所吸引。大约 150 年前，地球经济主要由碳水化合物驱动。也就是说，人类通过生物过程将食物转化为燃料，我们可以消耗这些燃料来做功（例如，建造谷仓）。这是一个阻碍事物完成的障碍，因为事实证明，大部分能量都用于种植和培育更多的碳水化合物（例如，农作物和牲畜）。我们甚至不会谈论马吃了多少食物！
今天，我们有幸，主要是通过对能量的理解，将我们的能源生产集中到高效的低维护运营中。大型发电厂将能量传递给用于建造谷仓的电动工具。极其高效的火箭发动机驯服并引导大量能量，将电视卫星发射到轨道上。这种能量掌控的改进使人类有更多时间从事更有意义的活动，例如观看有线电视。尽管大多数人乐于无视控制他们生活方式的复杂性，但我挑战你拥抱相反的态度。
能量之战绝非结束。了解能量传递和能量系统是克服人类能力极限的第二步。第一步是让一部分有倾向的人口对这样做产生兴趣。鉴于读者（和编辑）已经看到了这篇夸张言论的这一部分，我欢迎你的兴趣，并希望看到它一直持续到最后。
在进一步讨论之前，读者最好对能量有一个定义。在宏观热力学中，讨论了三种主要的能量形式。还存在其他几种能量形式，但它们通常存在于微观水平，应留待更高级的研究。
第一种形式（可能是最容易理解的能量概念）由物体的运动来定义。动能是运动质量的能量。例如，一辆运动的汽车将比一辆静止的汽车具有更大的动能。同一辆汽车以 60 公里/小时的速度行驶比以 30 公里/小时的速度行驶具有更大的动能。
动能 = (1/2) x (质量) x (速度)2
v602 / v302 的比率 = ((60)(1,000 米/秒)(3600 秒/小时))2 / ((30)(1,000 米/秒)(3,600 秒/小时))2
因此，一旦正确完成代数运算，我们发现以 60 公里/小时的速度行驶的车辆的动能是以 30 公里/小时的速度行驶的动能的四倍，而当车辆静止时，它的动能为零，因为速度 = 零 (0) 会导致 1/2mv2(1/2*m*0=0) 为零。
第二种能量类型称为势能。重力势能描述的是由于高度产生的能量。一辆高度为 50 米的汽车比一辆高度为 25 米的汽车具有更大的势能。如果允许汽车从其高度落下，这将更容易理解。当与地面相撞时，高度为 0 米，最初位于 50 米处的汽车将具有更大的动能，因为它移动得更快（有更多时间加速）。势能可以转化为动能的理念是能量传递的第一个概念。动能和势能之间的传递代表了火箭科学家需要了解的一种类型的账户余额。
势能 = (质量) * (重力加速度) * (相对于参考线的标高)。
第三个也是最重要的能量概念反映在温度上。物质的内能由其温度衡量。热水比相同量的冷水具有更大的内能。内能是构成物质的分子和原子的动能的量度。由于每个原子或分子都独立运行，因此这种内能不同于与整个固体运动相关的整体动能。物质的内能表现为分子运动。高温气体的分子在容器中来回穿梭，不断与壁和其它分子发生碰撞。高温固体的分子也到处移动；但是，由于它们被粘在一起，因此它们所能做的就是原地振动。
简而言之，上述能量形式是在经典热力学中研究的。这些能量形式被允许相互传递，以及进出系统。热力学基本上为解释热力学系统提供了一些定义。然后，它继续定义一个关于能量相当平衡的重要规则，以及一个关于能量质量的规则。（一些能量更有价值）了解控制宏观热力学的框架和几个规则被证明是分析各种工程问题以及实际关注问题的强大工具集。