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O começo da história da termodinâmica se deu em 1824, com o físico, matemático e engenheiro mecânico francês Nicolas Léonard Sadi Carnot, que publicou "Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo", um discurso sobre o calor, potência e eficiência de máquinas térmicas. Ele ficou conhecido como “o pai da termodinâmica”, responsável pelo teorema de Carnot e pela máquina ideal de Carnot, que é baseada no ciclo de Carnot e utiliza calor para realizar um trabalho. Apesar da maioria das anotações de Carnot terem sido incineradas, uma pequena parte foi salva. Nessas anotações, ele chega à conclusão de que calor é trabalho, cuja forma foi alterada. Porém, para que ocorra a conversão entre calor e trabalho, existem algumas restrições para as máquinas térmicas, as quais foram enunciadas por Carnot, em 1824: “para haver conversão contínua de calor em trabalho, um sistema deve realizar ciclos entre fontes quentes e frias, continuamente. Em cada ciclo, é retirada uma certa quantidade de calor da fonte quente (energia útil), que é parcialmente convertida em trabalho, sendo o restante rejeitado para a fonte fria (energia dissipada)”. Esse é conhecido como Segundo Principio da Termodinâmica.

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James P. Joule desenvolveu uma experiência que se tornou famosa por para determinar a quantidade de trabalho necessária para elevar de um grau Celsius a temperatura de um grama de água. O aparelho de Joule transforma energia potencial de corpos que caem presos a um fio inextensível em trabalho realizado sobre a água. A experiência consistia tão somente em suspender os dois corpos pesados, por meio da carretilha, e depois liberá-la. Os corpos, atraídos pela Terra, caíam, fazendo a carretilha girar. Esse movimento se transmitia à haste metálica e dessa maneira as pás giravam no interior da água. Como conseqüência do movimento das pás a temperatura do líquido se elevava, o que era indicado pelo termômetro. Sabendo a altura de queda dos corpos Joule pôde calcular a quantidade de energia que, fornecida à água, era responsável pela elevação da temperatura. A fim de conseguir resultados mais satisfatórios, já que a elevação da temperatura da água era pequena, Joule repetiu a queda dos corpos dezenas de vezes seguidas.

Finalmente ele concluiu que 1 caloria-grama é equivalente a 4,186 newton-metro (1 caloria-grama é a quantidade de calor necessária para elevar 1g de água de 14,5⁰C a 15,5⁰C). Assim o equivalente mecânico do calor é 4,186 N.m/cal.g.
Dessa forma, ele foi o fundador e o responsavel pela Primeira Lei da Termodinamica: Q = τ + ΔU ou ΔU = Q - W

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Em 1848, Lord Kelvin, ou Wiliam Thomson, físico-matemático e engenheiro britânico, introduziu o conceito de temperatura termodinâmica efetiva, usando a máquina de Carnot. Foi Thompson quem reelaborou o conceito de calor como o movimento das partículas que constituem os metais, e afirmou que o calor não pode ser transferido espontaneamente de um corpo mais frio para um corpo mais quente. Antes, o calor era considerado uma substância ou fluido invisível, e não energia. Thompson percebeu que, ao fazer um furo no cano de um canhão de metal, produzia-se um elevado aquecimento, e o mesmo era a quantidade de calórico aumentando. Ele colaborou na elaboração da Segunda Lei, que explica o sentido do fluxo de calor e a impossibilidade de rendimento máximo de uma máquina térmica real. William foi também responsável pela introdução da escala de temperatura Kelvin, que leva o seu nome e traz a ideia do zero absoluto, que é definido como a menor temperatura que um corpo pode estar no universo, e na qual as moléculas do corpo tem energia cinética média nula (repouso). O efeito Joule-Thomson descreve a variação da temperatura de um gás ou líquido quando é forçado a passar através de uma válvula ou tampão poroso, mantido isolado, fazendo com que nenhum calor seja trocado com o ambiente.

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A teoria cinética dos gases aborda o que é um gás e como ele se comporta. Essa teoria não era aceita em razão de se tratarem de partículas microscópicas, ou seja, invisíveis a olho nu, o que impediu sua aceitação na comunidade científica. A base dos estudos da teoria cinética dos gases são as Leis de Newton, o que acabou facilitando sua aceitação mais tarde, e hoje ainda é usada e considerada importante como modelo de desenvolvimento de teoria física, apesar de suas explicações serem inaceitáveis para a física moderna.
As hipóteses incluem que as moléculas dos gases possuem dimensão desprezível, ou seja, que o volume por elas ocupado é muito pequeno, quase insignificante; Esses gases se deslocam de forma descontínua e aleatória ocupando todo o volume do recipiente onde se encontram, tendo movimento retilíneo e uniformemente variado; São independentes, só interagem entre si quando ocorre colisão;
As colisões existentes entre moléculas e moléculas e entre moléculas e paredes do recipiente são colisões elásticas, que fazem com que a energia cinética das moléculas fique constante.

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A caldeira a vapor, passou a ser aprimorada e utilizada no período.
As primeiras aplicações práticas ou de caráter industrial na geração de vapor surgiram por volta do século 17.
Nos finais do século 18 e início do século 19 houveram os primeiros desenvolvimentos da caldeira com tubos de água. O modelo de John Stevens movimentou um barco a vapor no Rio Hudson. Stephen Wilcox, em 1856, projetou um gerador de vapor com tubos inclinados, e da associação com George Babcock tais caldeiras passaram a ser produzidas, com grande sucesso comercial.

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Motor de combustão interna é uma máquina térmica que transforma a energia de uma reação química em energia  mecânica. O processo de conversão se dá através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura dos gases. A criação do motor de combustão interna ocorreu durante o processo de Revolução Industrial, um período de transições e introdução dos novos processos de manufatura.
Em 1860, Étienne Lenoir revelou o primeiro motor de combustão interna, que usava uma mistura de gás e ar para gerar movimento, se concretizando apenas em 1866, realizada pelo engenheiro e físico alemão Nicolaus Otto, que determinou o ciclo teórico que o motor de explosão trabalha, conhecido como ciclo Otto.

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Em 1865, Rudolf Clausius introduziu o conceito de entropia, que num sistema termodinâmico bem definido e reversível, é função de estado cuja variação infinitesimal é igual à razão entre o calor infinitesimal trocado com meio externo e a temperatura absoluta do sistema. E, num sistema físico, é a medida da energia não disponível para a realização do trabalho. Ele surgiu com a segunda lei da da termodinâmica, que expressa que "a quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a se incrementar com o tempo, até alcançar um valor máximo". Quando uma parte de um sistema fechado interage com outro sistema em contato térmico, a energia tende a se dividir por igual entre os sistemas até que o sistema alcance um equilíbrio termodinâmico.

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Em 1872, surgiu a energia livre de Gibbs (∆Gº), uma grandeza termodinâmica definida como a diferença entre variação de entalpia (∆Hº) e a temperatura (T) vezes  a variação de entropia (∆Sº) em uma reação.

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Em 1873, Ludwig Boltzmann estende a teoria cinética dos gases, devido as mudanças na física teórica após o estabelecimento da Segunda Lei da Termodinâmica. Assim desenvolveu a lei de equipartição da energia das partículas pelos graus de liberdade, e calculando quantas partículas possuem uma determinada energia, originando a chamada distribuição de Maxwell-Boltzmann, que fornece uma descrição matemática do comportamento molecular dos gases, servindo de base para muitas partes da termodinâmica moderna. Boltzmann também utilizou a mecânica e estatística no estudo de sistemas contendo um grande número de partículas, e para a definição da energia térmica e da entropia. Ele mostrou que a entropia de um sistema está relacionada à probabilidade, que depende do número de modos em que o sistema pode ser constituído, de acordo com a equação de Boltzmann.

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1873-1876 Willard Gibbs e suas contribuições para a termodinâmica 

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1873-1876 Willard Gibbs e suas contribuições para a termodinâmica 

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Willard Gibbs, um físico-matemático americano, fez sua primeira publicação científica contribuindo para o estudo da termodinâmica em 1873: "Métodos Gráficos na Termodinâmica de Fluidos", e diz que a entropia é um dos conceitos essenciais no tratamento de um sistema termodinâmico, e como a energia, temperatura, pressão e volume. Em sua segunda publicação, afirma que as relações termodinâmicas poderiam ser observadas de forma mais clara construindo a superfície usando entropia, energia e volume em cada um dos três eixos coordenados. E em 1876, Gibbs publica "Sobre Equilíbrio de Substâncias Heterogêneas", sua maior contribuição para a termodinâmica. O físico mostra como um processo termodinâmico poderia ser representado graficamente e como estudar energia, entropia, volume, temperatura e pressão, e estendendo os domínios, incluindo fenômenos químicos, elásticos, superficiais, eletromagnéticos e eletroquímico.

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William Giibs publica o artigo "Elementos de Termodinâmica", que é considerado um dos trabalhos mais importantes na história da termodinâmica.

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A moderna turbina a vapor foi inventada pelo anglo-irlandês,  Charles Algernon Parsons, em 1884. Seu primeiro modelo foi acoplado a um dínamo que produziu 7,5 kW de eletricidade. A invenção da turbina Parsons possibilitou a geração de eletricidade barata e abundante, revolucionou o transporte marítimo e a guerra naval. Logo após o estadunidense George Westinghouse obteve uma licença e projetou uma turbina maior similar. Posteriormente, outras variantes de design foram desenvolvidas para tornar a turbina a vapor mais acessível.

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Rudolph Diesel inventa o motor a diesel, que é um motor de combustão interna que utiliza o aumento da temperatura devido a compressão de uma massa de ar para dar início a reação de combustão. operando em princípios termodinâmicos para melhorar a eficiência.

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Inventada por Ægidius Elling, a turbina a gás é um motor de combustão interna que transforma a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.

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Em 1906, Walther Nernst começa a desenvolver a terceira lei da termodinâmica, frequentemente referida como teorema de Nernst ou postulado de Nernst . A terceira lei da termodinâmica afirma que a entropia de um sistema em equilíbrio termodinâmico se aproxima de zero quando a temperatura se aproxima de zero. Ou, inversamente, a temperatura absoluta de qualquer substância cristalina pura em equilíbrio termodinâmico se aproxima de zero quando a entropia se aproxima de zero.
"É impossível para qualquer processo, não importa quão idealizado, reduzir a entropia de um sistema ao seu valor zero absoluto em um número finito de operações."

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Sir Frank Whittle e Hans von Ohain, desenvolvem independentmente o motor a jato, usando princípios termodinâmicos para gerar empuxo em aeronaves.

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Hoje em dia, como a termodinamica é aplicada? 

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Hoje em dia, como a termodinamica é aplicada? 

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Em todos os processos que envolvem a mudança de estados. Sua aplicação vai desde as máquinas térmicas à meteorologia, com a medição de pressão e temperatura, umidade relativa do ar. Ou seja, existem inúmeros instrumentos que permitem medir as características variáveis dos gases, como os hidrômetros, que conferem a umidade relativa do ar e o barômetro, que afere a pressão.
A termodinâmica também é aplicada em larga escala nos automóveis. No processo de combustão, há uma grande liberação de calor e energia. Essa energia térmica é aproveitada para realizar o trabalho mecânico. A termodinâmica também é aplicada em outras situações, como na turbina de avião e nas usinas termoelétricas, que se utilizam do calor produzido pela fissão atômica.

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Termodinâmica no dia-a-dia: A panela de pressão

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Termodinâmica no dia-a-dia: A panela de pressão

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A panela de pressão diminui a saída de temperatura e de massa, fazendo com que a pressão aumente com a agitação das moléculas, oriundas da temperatura empregada com o fogo do fogão.

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Termodinamica no dia-a-dia: Garrafa Térmica

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Termodinamica no dia-a-dia: Garrafa Térmica

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Seu nome original é ‘vaso de Dewar’, mas popularmente ficou conhecido como garrafa térmica. É composto por um recipiente que consegue ter um isolamento térmico praticamente perfeito. Como resultado disso, consegue ter uma capacidade de conserva térmica prolongada porque evita a troca de calor com o meio exterior.