Napięcie powierzchniowe – zjawisko fiz występujące na styku powierzchni swobodnej cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą, dzięki któremu powierzchnia ta zachowuje się jak rozciągnięta sprężysta błona – dąży do zajęcia jak najmniejszej powierzchni.
Zwiększenie powierzchni swobodnej cieczy wymaga wykonania pracy ∆W, proporcjonalnej do przyrostu pola powierzchni ∆S rozciąganej błony powierzchniowej: ∆W = δ ∆ S. δ- współczynnik napięcia powierzchniowego.
Przyczyną istnienia napięcia powierzchniowego są siły spójności pomiędzy cząsteczkami cieczy.

Bezwzględny współczynnik napięcia powierzchniowego mierzymy metodą kroplową w kapilarze. Kropla cieczy odrywa się od kapilary, gdy ciężar jej równoważy siłę napięcia powierzchniowego.

gdzie:
δ_w- bezwzględny współczynnik napięcia powierzchniowego
m1 – masa suchego naczynia
m2 – masa naczynia z wodą
g – przyspieszenie ziemskie
k – współczynnik empiryczny równy 0,6
r – promień zew kapilary
n – liczba kropli cieczy

Współczynnik wyrażamy w N/m

Innym sposobem na pomiar bezwzgl. współczynnika jest metoda pęcherzykowa.
Zgodnie z prawem Laplace’a ciśnienie  pod zakrzywioną powierzchnią sferyczną (p) jest wprost proporcjonalne do współczynnika napięcia powierzchniowego (d) i odwrotnie proporcjonalne do promienia krzywizny (r).

Pomiar tego ciśnienia przeprowadzamy zanurzając kapilarę o promieniu wewnętrznym (r) do cieczy badanej na głębokość(h₁).

Zwiększając ciśnienie wewnątrz kapilary przez ogrzewanie powietrza w kolbie, powodujemy wypchnięcie pęcherzyka powietrza. Ciśnienie, przy którym oderwał się pęcherzyk, wynosi:

gdzie:

h	- różnica poziomów cieczy w rurce manometrycznej
d	- gęstość cieczy manometrycznej (woda destylowana)
g	- przyspieszenie ziemskie [N/kg]

Wartość współczynnika napięcia powierzchniowego obliczamy ze wzoru:

gdzie r = 4,72 .10-4 m

Względny współczynnik napięcia powierzchniowego cieczy wyznaczamy metodą stalagmometryczną. Polega ona na wyznaczeniu liczby kropli cieczy badanej i wzorcowej w stałej objętości.

gdzie:
dx – gęstość badanej cieczy
dw – gęstość wody
nw – ilość kropli wody
nx- ilość kropli cieczy

Jednostka to N/m

Napięcie powierzchniowe wyraża się stosunkiem wypadkowej sił napięcia powierzchniowego do długości odcinka, wzdłuż którego są one zaczepione.

Względnym napięciem powierzchniowym cieczy nazywamy stosunek napięcia powierzchniowego tej cieczy do napięcia powierzchniowego cieczy wzorcowej – najczęściej wody.

Ciecz zwilżająca - ciecz, której powierzchnia swobodna w bezpośrednim zetknięciu z ciałem stałym przybiera kształt wklęsły, np. woda przy zetknięciu ze szkłem.

Ciecz niezwilżająca -ciecz, której powierzchnia swobodna w bezpośrednim zetknięciu z ciałem stałym przybiera kształt wypukły, np. rtęć przy zetknięciu ze szkłem.

Włoskowatość - zjawisko wywołane siłami działającymi między drobinami ciał stałych i ciekłych, polegające na wznoszeniu się do różnej wysokości w naczyniach i rurkach o różnej średnicy cieczy znajdującej się w równowadze.

Prawo Laplace’a – ciśnienie pod zakrzywioną powierzchnią sferyczną (p) jest wprost proporcjonalne do współczynnika napięcia powierzchniowego (δ) i odwrotnie proporcjonalne do promienia krzywizny (r) :

Powyższe prawo wiąże się ze stanami powierzchniowymi zakrzywionej powierzchni cieczy które powodują że pod zakrzywioną powierzchnią cieczy panuje inne ciśnienie niż pod płaską. W przypadku powierzchni wypukłych na ciecz działa ciśnienie większe a w przypadku powierzchni wklęsłych – mniejsze niż przy powierzchniach płaskich.

Adsorpcja — to proces wiązania się cząsteczek, atomów lub jonów na powierzchni lub granicy faz fizycznych, powodujący lokalne zmiany stężenia. Adsorpcji nie należy mylić z absorpcją, która jest procesem wnikania do wnętrza fazy. Adsorpcję, absorpcję i wymianę jonową przyjęło się wspólnie nazywać procesami sorpcji.

Absorpcja - pochłanianie przez materię przechodzącego przez nią promieniowania elektromagnetycznego, korpuskularnego, sprężystego; zwiększa energię ośrodka — powoduje np. wzbudzenie jąder atomowych, atomów, cząsteczek, zjawisk fotoelektrycznych, reakcję fotochemiczną, luminescencję lub zmianę struktury molekularnej.

Prawo Fouriera mówi, że gęstość przewodzonego strumienia ciepła jest wprost proporcjonalna do gradientu temperatury

lub w postaci skalarnej

, gdzie

 q - natężenie strumienia ciepła, 

 λ - współczynnik przewodzenia ciepła, inaczej przewodność cieplna, 

 T - temperatura, 

  - pochodna temperatury w kierunku prostopadłym do powierzchni izotermicznej

Współczynnik przewodnictwa ciepła:
Dla ciała o kształcie prostopadłościanu (np.pręta) przewodzącego ciepło w warunkach stanu stabilnego ilość przekazanego ciepła jest zależna od substancji, proporcjonalna do przekroju ciała, różnicy temperatur oraz czasu przepływu ciepła:

Z powyższego wynika:

gdzie:

k – współczynnik przewodnictwa cieplnego,

ΔQ – ilość ciepła przepływającego przez ciało,

Δt – czas przepływu,

L – długość ciała (pręta),

S – pole przekroju poprzecznego ciała (pręta),

ΔT – różnica temperatur w kierunku przewodzenia ciepła.

Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła w układzie SI - J/(m s K) = W m^-1 K^-1 (wat na metr kelwin).

Temporary - Zasada działania termopar (przyrządów służących do pomiaru temperatury) opiera się na zjawisku Seebecka. Główną zaletą tych urządzeń jest przetwarzanie bezpośrednio wielkości nieelektrycznej -temperatury, na wielkość elektryczną - napięcie. Pozwala to przesyłać sygnały na duże odległości, przetwarzanie i gromadzenie danych o temperaturze badanego obiektu, a także sterowanie różnymi procesami. Ponadto termopary są niezawodne, proste i tanie.

Pierwsza zasada termodynamiki wyraża się następującym wzorem:

∆U = Q + W

∆U - zmiana energii wewnętrznejciała/układu - jednostka w układzie SI: dżul J
Q - ciepło dostarczone do ciała/układu - jednostka w układzie SI: dżul J
W - praca wykonana nad ciałem/układem - jednostka w układzie SI: dżul J

Treść tego wzoru (a więc i I zasady termodynamiki) można przedstawić w postaci sformułowania:

Zmiana energii wewnętrznej ciała, lub układu ciał jest równa sumie dostarczonego ciepła i pracy wykonanej nad ciałem /układem ciał.

Druga zasada termodynamiki stwierdza, że w układzie termodynamicznie izolowanym istnieje funkcja stanu zwana entropią S, której zmiana ΔS w procesie adiabatycznym spełnia nierówność , przy czym równość zachodzi wtedy i tylko wtedy, gdy proces jest odwracalny.

W uproszczeniu można to wyrazić też tak:

"W układzie termodynamicznie izolowanym w dowolnym procesie entropia nigdy nie maleje"

Gaz doskonały - zwany gazem idealnym jest to gaz spełniający następujące warunki:

1. brak oddziaływań międzycząsteczkowych w gazie, z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek;

2. objętość cząsteczek jest znikoma w stosunku do objętości gazu;

3. zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste;

Gaz taki w mechanice klasycznej opisuje równanie Clapeyrona , przedstawiające zależność między ciśnieniem gazu (P), jego objętością (V), temperaturą (T) i licznością (n) wyrażoną w molach:

PV = nRT  gdzie  R jest stałą gazową.

Określenie gaz rzeczywisty oznacza każdą substancję w stanie gazowym. W warunkach niskiego ciśnienia i małej gęstości (duże odległości międzycząsteczkowe) oraz dostatecznie wysokiej temperatury (znacznie powyżej punktu krytycznego) gaz rzeczywisty zachowuje się podobnie do gazu doskonałego. W pewnych warunkach gaz rzeczywisty można opisać za pomocą równania van der Waalsa uwzględniającego objętość własną cząsteczek gazu (model gazu doskonałego zakłada punktowość cząsteczek) oraz oddziaływania międzycząsteczkowe zależne jak 1/r^6 od odległości między cząsteczkami r (oddziaływania van der Waalsa, inaczej oddziaływania dyspersyjne lub Londona).

Równanie Clapeyrona, równanie stanu gazu doskonałego to równanie stanu opisujące związek pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością gazu doskonałego, a w sposób przybliżony opisujący gazy rzeczywiste. Sformułowane zostało w 1834 roku przez Benoîta Clapeyrona. Prawo to można wyrazić wzorem

gdzie:

• p – ciśnienie

• V – objętość

• n – liczba moli gazu (będąca miarą liczby cząsteczek (ilości) rozważanego gazu)

• T – temperatura (bezwzględna), T [K]  = t [°C] + 273,15

• R – uniwersalna stała gazowa: R = N_Ak, gdzie: N_A – stała Avogadra (liczba Avogadra), k – stała Boltzmanna, R = 8,314 J/(mol·K)

Przemiany gazu doskonałego:
1. przemiana izobaryczna – proces termodynamiczny, podczas którego cisnienie układu nie ulega zmianie. Natomiast pozostałe parametry termodynamicznie czynnika mogą się zmieniać. Procesy izobaryczne mogą zachodzić zarówno w sposób odwracalny jak i nieodwracalny
W= p∆V
V/T = const

2. przemiana izotermiczna – zachodzi przy stałej temperaturze.
PV = const
Całe ciepło doprowadzone do gazu w procesie izotermicznym jest zużywane na wykonanie pracy przeciwko siłom zewnętrznym.

3. przemiana izochoryczna – proces termodynamiczny zachodzący przy stałej objętości właściwej : V=const. Oprócz objętości właściwej wszystkie pozostałe parametry mogą się zmieniać. Całe ciepło doprowadzone lub odprowadzone z gazu w procesie izochorycznym jest zużywane na powiększanie lub pomniejszanie jego energii wew:
dQ=dU

Pojemność cieplna (oznaczana jako C, często z indeksami) – wielkość fizyczna, która charakteryzuje ilość ciepła, jaka jest niezbędna do zmiany temperatury ciała o jednostkę temperatury.

gdzie:

• ΔQ - zmiana ciepła

• ΔT - zmiana temperatury

W Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar jednostką pojemności cieplnej jest dżul na kelwin

.

Ciepło właściwe – ciepło potrzebne do zwiększenia temperatury ciała o jednostkowej masie o jedną jednostkę

gdzie

ΔQ – dostarczone ciepło;

m – masa ciała;

ΔT – przyrost temperatury.

To samo ciepło właściwe można zdefiniować również dla chłodzenia. W układzie SI jednostką ciepła właściwego jest dżul przez kilogram i przez kelwin:

Ciepło właściwe molowe, lub krócej – ciepło molowe, definiuje wzór:

gdzie:

C – molowe ciepło właściwe, (J /mol /K),

n – liczność (ilość substancji w molach),

Q – ciepło dostarczane do układu,

lub przy założeniu niezależności ciepła molowego od temperatury

Wymiana ciepła (nazywana także transportem ciepła lub przekazywaniem ciepła) jest to jeden ze sposobów (obok pracy) przekazywania energii pomiędzy układami termodynamicznymi.

Wymiana ciepła zawsze przebiega z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki. Jeżeli rozpatrywany obiekt ma inną temperaturę niż jego otoczenie lub znajdujące się z pobliżu inne ciała, wymiana ciepła odbywać się będzie do momentu osiągnięcia stanu równowagi termicznej. Nie jest możliwe powstrzymanie procesu przekazywania ciepła pomiędzy sąsiadującymi obiektami o różnej temperaturze – można go jedynie spowolnić.

Jednostką ciepła w układzie SI jest dżul (dawniej używaną jednostką była kaloria).

Wymiana ciepła zachodzi na jeden z trzech sposobów:
1.przewodzenie ciepła polega na przekazywaniu energii przez bezładny ruch cząsteczek i ich zderzenia,
2.konwekcja (unoszenie ciepła) na skutek przemieszczania się masy płynu (cieczy lub gazu):
*naturalna (swobodna) – samoczynny ruch płynu wskutek różnicy gęstości wynikającej z różnicy temperatury
*wymuszona – ruch płynu wywołany jest czynnikami zewnętrznymi (pompa, wentylator itp.)
3.promieniowanie cieplne polega na przenoszeniu energii przez promieniowanie elektromagnetyczne emitowane w wyniku cieplnego ruchu cząsteczek. Wymiana ciepła przez promieniowanie nie wymaga obecności ośrodka pomiędzy ciałami, między którymi ciepło jest wymieniane, czyli może zachodzić przez próżnię.