ฟิสิกส์คลาสสิกศึกษาอะไรบ้าง: คำจำกัดความ สาขาหลัก และความแตกต่างกับฟิสิกส์สมัยใหม่

ฟิสิกส์คลาสสิกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแก้ปัญหาทางเทคนิคทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับธรรมชาติของมนุษย์ รวมถึงการอธิบายโครงสร้างของระบบสุริยะและจักรวาล โดยให้คำตอบที่ไม่สามารถตอบข้อสงสัยทางจักรวาลวิทยา ได้อย่างสมบูรณ์

วันนี้เราต้องการให้ข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับฟิสิกส์คลาสสิกแก่คุณ เพื่อให้คุณมีความเข้าใจที่สมจริงมากขึ้นเกี่ยวกับคำถามต่างๆ ที่เกิดขึ้นเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์อันน่าทึ่งนี้ ความแตกต่างจากฟิสิกส์สมัยใหม่ และสาขาหลักของการศึกษา การประยุกต์ใช้ และข้อจำกัดของฟิสิกส์คลาสสิก

ฟิสิกส์คลาสสิก

คำนี้ใช้เพื่ออ้างถึงฟิสิกส์ที่มีอยู่ก่อนการเกิดขึ้นของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งรวมถึงสาขาการศึกษาที่สำคัญต่างๆเช่น อุณหพลศาสตร์ ทัศนศาสตร์ เสียง แม่เหล็กไฟฟ้า และกลศาสตร์ เป็นต้น คำว่าฟิสิกส์คลาสสิกมักใช้เพื่ออ้างถึงฟิสิกส์ที่พัฒนาขึ้นก่อนการรวมตัวของแนวคิดเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของฟิสิกส์สมัยใหม่ ในทางประวัติศาสตร์ ผู้เขียนหลายคนถือว่าฟิสิกส์คลาสสิกครอบคลุมการพัฒนาที่เกิดขึ้นก่อนปี 1900 ในขณะที่ฟิสิกส์สมัยใหม่ประกอบด้วยความก้าวหน้าตั้งแต่ปี 1900 เป็นต้นไป การมาถึงของกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพได้ให้มุมมองใหม่แก่สิ่งที่เคยถือว่าเป็นฟิสิกส์คลาสสิก และจำกัดขอบเขตของมันไว้ในบางช่วงของความเร็ว ขนาด และพลังงาน

จากมุมมองทางเทคนิคแล้ว ฟิสิกส์คลาสสิกนั้นตั้งอยู่บนหลักการเชิงกำหนด กล่าวคือ หากเรารู้สถานะปัจจุบันของระบบทางกายภาพ (ตำแหน่ง ความเร็ว แรงที่กระทำต่อระบบ ฯลฯ) เราสามารถทำนายสถานะในอนาคตของระบบได้อย่างแม่นยำโดยใช้กฎทางคณิตศาสตร์ ภายใต้กรอบความคิดนี้ พฤติกรรมของวัตถุจะไม่ขึ้นอยู่กับความบังเอิญ แต่ขึ้นอยู่กับสาเหตุที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน

ในฟิสิกส์คลาสสิก สามารถแบ่งแนวทางหลักออกเป็นสองแนวทาง ได้แก่:

• ฟิสิกส์แบบนิวตันคลาสสิก (ก่อนยุคสัมพัทธภาพ)โดยอิงตามกฎของนิวตัน เหมาะสำหรับการอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ความเร็วต่ำเมื่อเทียบกับความเร็วแสงและในระดับทั่วไปในชีวิตประจำวัน
• ฟิสิกส์คลาสสิกเชิงสัมพัทธภาพทฤษฎีนี้รวมเอาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไปเข้าไว้ด้วยกัน แต่ยังคงเป็นทฤษฎีคลาสสิกในแง่ที่ว่าไม่ได้ใช้แนวคิดควอนตัม มันสามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ได้อย่างแม่นยำที่ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงและในสนามแรงโน้มถ่วงสูง ในขณะเดียวกันก็ยังคงรักษาภาพต่อเนื่องของอวกาศและเวลาไว้ได้

โดยสรุปแล้ว เมื่อเราพูดถึงฟิสิกส์คลาสสิก เราหมายถึงทฤษฎีที่อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ด้วยความแม่นยำสูง ในความเร็วที่ต่ำกว่าความเร็วแสงและในระดับมหภาค(ดาวเคราะห์ เครื่องจักร ของเหลว โครงสร้าง ฯลฯ) ซึ่งยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านวิศวกรรม การก่อสร้าง เสียงศาสตร์ ทัศนศาสตร์แบบดั้งเดิม และกระบวนการทางเทคโนโลยีในปัจจุบันมากมาย

ฟิสิกส์สมัยใหม่

ก่อนที่จะอธิบายสาขาต่างๆ ของฟิสิกส์คลาสสิก จำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างฟิสิกส์คลาสสิกกับฟิสิกส์สมัยใหม่เสียก่อน ฟิสิกส์สมัยใหม่เกิดขึ้นเมื่อแบบจำลองคลาสสิกพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอที่จะอธิบายปรากฏการณ์บางอย่าง เช่น การแผ่รังสีจากวัตถุร้อน ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หรือพฤติกรรมของอะตอมและอนุภาคพื้นฐาน

แม็กซ์ พลังค์ เริ่มการวิจัยเกี่ยวกับ "ควอนตัม" ของพลังงานโดยศึกษาว่าพลังงานไม่ได้ถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่อง แต่ถูกปล่อยออกมาเป็นแพ็กเก็ตที่ไม่ต่อเนื่องเรียกว่าควอนตา แนวคิดเหล่านี้ปูทางไปสู่กลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งอธิบายว่าพลังงานและสสารแสดงพฤติกรรมสองแบบ (บางครั้งเป็นอนุภาคและบางครั้งเป็นคลื่น) และมีข้อจำกัดเกี่ยวกับความแม่นยำที่เราสามารถวัดปริมาณทางกายภาพบางอย่างได้

จากนั้นสาขาใหม่ของฟิสิกส์จึงถือกำเนิดขึ้น โดยมุ่งศึกษาความแปรผันที่เกิดขึ้นในอะตอม พฤติกรรมที่แตกต่างกันของสสาร และแรงที่ควบคุมทั้งสองอย่างฟิสิกส์สมัยใหม่ศึกษาปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระดับสุดขั้ว เช่น ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง มิติระดับจุลภาคหรือระดับย่อยอะตอม และพลังงานสูงมากหรือต่ำมาก

นอกจากนี้ ปัญหาที่เกิดขึ้นใหม่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีการทางฟิสิกส์แบบดั้งเดิม ทำให้จำเป็นต้องทบทวนงานวิจัยและสมมติฐานแบบดั้งเดิมใหม่ ฟิสิกส์สมัยใหม่นำแนวคิดต่างๆ เช่น ความน่าจะเป็น ความไม่แน่นอน และปริภูมิเวลาโค้ง มาปรับใช้กับการศึกษาธรรมชาติในระดับใหม่เหล่านี้

แม้ว่าฟิสิกส์คลาสสิกและฟิสิกส์สมัยใหม่จะแตกต่างกัน แต่ก็ไม่ได้ขัดแย้งกันโดยสิ้นเชิง ภายในขอบเขตความเร็วและขนาดที่พบเจอในชีวิตประจำวัน สมการคลาสสิกยังคงมีความแม่นยำและใช้งานได้จริงสูง ในขณะที่ฟิสิกส์สมัยใหม่สงวนไว้สำหรับปรากฏการณ์ที่ทฤษฎีคลาสสิกใช้ไม่ได้ผล

ความแตกต่างระหว่างฟิสิกส์คลาสสิกและฟิสิกส์สมัยใหม่

เพื่อให้เข้าใจสิ่งที่ฟิสิกส์คลาสสิกศึกษาได้ดียิ่งขึ้น การเปรียบเทียบกับฟิสิกส์สมัยใหม่ในหลายๆ ด้านที่สำคัญจะเป็นประโยชน์:

• มาตราส่วนการศึกษาฟิสิกส์คลาสสิกมุ่งเน้นไปที่ระบบระดับมหภาค เช่น ดาวเคราะห์ ของเหลว เครื่องจักร โครงสร้าง หรือวัตถุที่ถูกยิง ในขณะที่ฟิสิกส์สมัยใหม่มุ่งเน้นไปที่... อะตอม อนุภาคพื้นฐาน และจักรวาล ทั้งในระดับใหญ่และในปรากฏการณ์ระดับอะตอมย่อย
• ช่วงความเร็วฟิสิกส์คลาสสิกอธิบายการเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ช้ากว่าความเร็วแสงมากฟิสิกส์สมัยใหม่ โดยเฉพาะทฤษฎีสัมพัทธภาพ วิเคราะห์สถานการณ์ที่ความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง และสถานการณ์ที่ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพมีความสำคัญ
• ลักษณะที่แน่นอนหรือความน่าจะเป็นฟิสิกส์คลาสสิกนั้นโดยพื้นฐานแล้ว กำหนดแน่นอนอนาคตของระบบปิดขึ้นอยู่กับสถานะปัจจุบันของระบบนั้นเพียงอย่างเดียว ฟิสิกส์สมัยใหม่ โดยเฉพาะฟิสิกส์ควอนตัม ได้นำเสนอ... ความไม่แน่นอนและความน่าจะเป็น ใช้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานเมื่ออธิบายสถานะของระบบ
• แนวคิดเรื่องพื้นที่และเวลาในฟิสิกส์คลาสสิกนั้น พื้นที่และเวลาถูกพิจารณาในเชิงนามธรรม เป็นอิสระและเด็ดขาดในฟิสิกส์สมัยใหม่ พวกมันถูกมองว่าเป็นสิ่งสัมพัทธ์และรวมกันอยู่ในหน่วยที่เรียกว่า เวลาอวกาศซึ่งสามารถโค้งงอได้เมื่อมีมวลและพลังงานเข้ามาเกี่ยวข้อง
• ประเภทของปรากฏการณ์ที่อธิบายฟิสิกส์คลาสสิกสามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ได้สำเร็จ เช่น แรงโน้มถ่วงในระดับมนุษย์ ไฟฟ้า แม่เหล็ก และพฤติกรรมของของเหลว ส่วนฟิสิกส์สมัยใหม่นั้นเกี่ยวข้องกับ... ปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน แสดงออกผ่านทางสนามและอนุภาค (เช่น โฟตอน โบซอน หรือเฟอร์มิออน) และเจาะลึกเข้าไปในโครงสร้างที่แท้จริงของสสาร
• แอปพลิเคชั่นหลักโมเดลคลาสสิกเป็นพื้นฐานของ วิศวกรรม การก่อสร้าง กลศาสตร์ เสียง และทัศนศาสตร์แบบดั้งเดิมโมเดลสมัยใหม่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้ อิเล็กทรอนิกส์, เซมิคอนดักเตอร์, พลังงานนิวเคลียร์ฟิสิกส์อนุภาคและจักรวาลวิทยาขั้นสูง

สาขาฟิสิกส์คลาสสิกคืออะไร?

เพื่อให้เข้าใจวิทยาศาสตร์ได้ดียิ่งขึ้น สาขาหลักของวิทยาศาสตร์จึงถูกจัดหมวดหมู่มาเรื่อยๆ การจัดหมวดหมู่นี้ทำให้มนุษยชาติสามารถทำงานในด้านต่างๆ เหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และสื่อสารความก้าวหน้าใหม่ๆ ในสาขาเหล่านั้นสู่โลกได้ ในฟิสิกส์คลาสสิก สาขาที่สำคัญที่สุด ได้แก่ อะคูสติกส์ กลศาสตร์ แม่เหล็กไฟฟ้า กลศาสตร์ของไหล ทัศนศาสตร์ และอุณหพลศาสตร์

อะคูสติก

หูของมนุษย์ถูกออกแบบมาเพื่อรับรู้คลื่น ซึ่งจำเป็นต้องศึกษาคลื่นเหล่านี้เพื่อหาความยาวคลื่นและคุณสมบัติของมัน นี่คือเหตุผลที่วิชาเสียงศาสตร์ถือกำเนิดขึ้น สาขานี้ของฟิสิกส์คลาสสิกมีหน้าที่ศึกษาการสั่นสะเทือนของคลื่นกลทั้งหมดที่แพร่กระจายผ่านตัวกลาง (อากาศ น้ำ ของแข็ง) เพื่อให้สามารถตีความออกมาเป็นเสียงได้ในที่สุด

การศึกษาด้านเสียงเกี่ยวข้องกับดนตรี ธรณีวิทยา ปรากฏการณ์ใต้น้ำ และบรรยากาศ โดยทั่วไปแล้ว สาขาฟิสิกส์นี้มีหน้าที่ศึกษาเสียงที่ปล่อยออกมาในสภาพแวดล้อมบนบกรวมถึงคลื่นเสียงความถี่ต่ำ (ความถี่ต่ำกว่าที่หูมนุษย์สามารถรับรู้ได้) และคลื่นเสียงความถี่สูง (ความถี่สูงกว่า)

นอกจากนี้ อะคูสติกยังถูกนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขา เช่น:

• วิศวกรรมเสียง สำหรับการออกแบบห้องแสดงคอนเสิร์ต หอประชุม และสตูดิโอบันทึกเสียง เพื่อให้ได้คุณภาพเสียงที่ดีที่สุด
• อะคูสติกทางสถาปัตยกรรมมีหน้าที่ควบคุมการแพร่กระจายของเสียงในอาคาร โรงเรียน บ้าน และสำนักงาน
• ระบบเสียงใต้น้ำมีบทบาทสำคัญในการสื่อสารระหว่างเรือดำน้ำ การสำรวจมหาสมุทร และการศึกษาสิ่งมีชีวิตในทะเล
• เสียงสิ่งแวดล้อมซึ่งเกี่ยวข้องกับมลภาวะทางเสียงและการควบคุมเสียงในสภาพแวดล้อมเมือง

ในทางกลับกัน มีศาสตร์ด้านจิตวิทยาเสียงซึ่งศึกษาผลกระทบทางกายภาพและจิตวิทยาที่เกิดขึ้นในระบบชีวภาพเมื่อรับรู้เสียง โดยวิเคราะห์ว่าสมองตีความความเข้ม ระดับเสียง คุณภาพเสียง และตำแหน่งเชิงพื้นที่ของแหล่งกำเนิดเสียงอย่างไร

กลศาสตร์

สาขาฟิสิกส์นี้ศึกษาเกี่ยวกับวัตถุเมื่อถูกแรงกระทำ และแน่นอนว่ารวมถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นจากแรงเหล่านั้นด้วย มันอธิบายถึงวิธีการและเหตุผลที่วัตถุเคลื่อนที่ หรือทำไมวัตถุจึงหยุดนิ่ง

ถือเป็นสาขาย่อยที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นกับวัตถุที่ได้รับแรงทางกายภาพ ทั้งอนุภาคที่อยู่นิ่งและอนุภาคที่เคลื่อนที่ โดยมีเงื่อนไขว่าความเร็วของอนุภาคเหล่านั้นต้องน้อยกว่าความเร็วแสงอย่างมาก

ในกลศาสตร์คลาสสิก สามารถแบ่งออกได้เป็นหลายสาขา:

• กลศาสตร์สถิต: ศึกษาเกี่ยวกับวัตถุที่อยู่ในสภาวะสมดุล กล่าวคือ เมื่อผลรวมของแรงและโมเมนต์เป็นศูนย์
• กลศาสตร์จลน์: อธิบายการเคลื่อนที่โดยไม่พิจารณาสาเหตุ โดยวิเคราะห์เฉพาะวิถีการเคลื่อนที่ ความเร็ว และความเร่ง
• กลศาสตร์พลศาสตร์มันเชื่อมโยงการเคลื่อนที่กับแรงที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่นั้น โดยส่วนใหญ่ใช้กฎของนิวตันเป็นหลัก

การประยุกต์ใช้ครอบคลุมถึงวิศวกรรมเครื่องกล การออกแบบเครื่องจักร การทำนายวิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุและยานพาหนะตลอดจนการวิเคราะห์โครงสร้างและการศึกษาการเคลื่อนไหวในกีฬาหรือในชีวกลศาสตร์ของร่างกายมนุษย์

แม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กและไฟฟ้ามีต้นกำเนิดมาจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น แม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์คลาสสิกที่อธิบายกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็กในรูปแบบของสนามและแรง

เพื่อให้เข้าใจสาขาฟิสิกส์นี้อย่างลึกซึ้ง จำเป็นต้องเน้นย้ำว่าสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากกระแสไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ และสนามแม่เหล็กนี้สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าหรือในทางกลับกัน สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุได้ ความสัมพันธ์ระหว่างกันนี้ได้รับการกำหนดเป็นสมการของแม็กซ์เวลล์ ซึ่งรวมการอธิบายปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า แม่เหล็ก และแสงแบบคลาสสิกเข้าไว้ด้วยกัน

ในระยะแรก แม่เหล็กไฟฟ้าถูกมองว่าเป็นศาสตร์ที่ศึกษาปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับฟ้าผ่าและรังสีที่เกิดขึ้นในรูปของแสงเป็นหลัก เมื่อเวลาผ่านไป ก็เป็นที่เข้าใจว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายผ่านอวกาศ จึงเชื่อมโยงไฟฟ้า แม่เหล็ก และทัศนศาสตร์เข้าด้วยกัน

แม่เหล็กยังปรากฏอยู่ในวัตถุต่างๆ เช่น เข็มทิศ ซึ่งใช้ในการนำทางในสมัยโบราณ อุปกรณ์เหล่านี้อาศัยปฏิกิริยาระหว่าง แม่เหล็กและสนาม แม่เหล็กโลก

ปรากฏการณ์ของอนุภาคที่หยุดนิ่งนั้นถูกสังเกตพบโดยอารยธรรมโบราณ ตัวอย่างเช่น ชาวโรมันสังเกตว่าการถูหวีจะดึงดูดอนุภาคขนาดเล็ก และชนชาติอื่นๆ ก็สังเกตเห็นผลที่คล้ายกันกับวัสดุต่างๆ เช่น อำพัน กล่าวโดยสรุปคือประจุชนิดเดียวกันจะผลักกัน และประจุต่างชนิดกันจะดึงดูดกัน ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของไฟฟ้าสถิตแบบคลาสสิก

ในปัจจุบัน แม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจและการออกแบบวงจรไฟฟ้า มอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เสาอากาศ ระบบโทรคมนาคม และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมรวมถึงเทคโนโลยีอื่นๆ อีกมากมาย

กลศาสตร์ของไหล

สาขาฟิสิกส์คลาสสิกนี้ศึกษาการไหลของของเหลวและก๊าซที่มีอยู่จริง จากสาขานี้ ได้เกิด สาขาย่อยอื่นๆ เช่น อุทกพลศาสตร์และอากาศพลศาสตร์ซึ่งวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของของเหลวและก๊าซตามลำดับ

กลศาสตร์ของไหลถูกนำไปประยุกต์ใช้ในสาขาวิชาต่อไปนี้: การคำนวณแรงที่กระทำต่ออากาศยาน(การออกแบบปีก ลำตัว และระบบควบคุมการบิน) การศึกษาการขนส่งน้ำมันและก๊าซในท่อส่งการออกแบบระบบระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศ การเพิ่มประสิทธิภาพของปั๊มและกังหัน รวมถึงการพยากรณ์ปัจจัยทางภูมิอากาศเช่น ลม กระแสน้ำในมหาสมุทร หรือการก่อตัวของพายุเฮอริเคน

สาขาวิชานี้วิเคราะห์คุณสมบัติต่างๆ เช่นความดัน ความหนืด ความหนาแน่น และความเร็วการไหลทำให้สามารถสร้างแบบจำลองได้ทุกอย่าง ตั้งแต่การไหลเวียนของเลือดในร่างกายมนุษย์ไปจนถึงพฤติกรรมของชั้นบรรยากาศ

เลนส์

สาขาฟิสิกส์คลาสสิกนี้ศึกษาปรากฏการณ์ทางสายตาและคุณสมบัติของแสงรวมถึงปฏิสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ของแสงกับสสาร โดยวิเคราะห์การแพร่กระจาย การสะท้อน การหักเห การกระเจิง และการดูดซับของแสงในตัวกลางต่างๆ

อธิบายกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในแสงที่มองเห็นได้ แสงอัลตราไวโอเลต และแสงอินฟราเรด เนื่องจากแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นหลัก เช่นเดียวกับรังสีเอ็กซ์ ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ ซึ่งมีลักษณะร่วมกันแม้จะมีคลื่นความถี่และพลังงานต่างกัน

ทัศนศาสตร์แบบดั้งเดิมแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ๆ ดังนี้:

• ทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตซึ่งศึกษาการแพร่กระจายของแสงในรูปของรังสีตรง และอธิบายการทำงานของเลนส์ กระจก และระบบการสร้างภาพ
• ทัศนศาสตร์เชิงฟิสิกส์ซึ่งพิจารณาถึงธรรมชาติของคลื่นแสงและวิเคราะห์ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การแทรกสอด การเลี้ยวเบน และการโพลาไรเซชัน

สาขานี้เป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับหลายสาขาวิชาเช่น การแพทย์ (กล้องส่องตรวจภายใน, เลเซอร์ผ่าตัด, ระบบภาพวินิจฉัยโรค), การถ่ายภาพ, ดาราศาสตร์ (กล้องโทรทัศน์และหอดูดาว), วิศวกรรม (เซ็นเซอร์และใยแก้วนำแสง) และการสื่อสาร (การส่งข้อมูลผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง)

อุณหพลศาสตร์

เรามาต่อกันที่อุณหพลศาสตร์ สาขาฟิสิกส์นี้ศึกษาผลกระทบของงาน พลังงาน และความร้อนต่อระบบเฉพาะ อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาฟิสิกส์ที่ค่อนข้างใหม่ในกรอบฟิสิกส์คลาสสิกเนื่องจากพัฒนามาจากงานวิจัยเกี่ยวกับเครื่องจักรไอน้ำและกระบวนการแปลงความร้อนเป็นงานเชิงกล กล่าวโดยสรุป อุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับการสังเกต อธิบาย และวัดปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นเมื่อพลังงานถูกแปลงสภาพ

ปฏิสัมพันธ์ของก๊าซขนาดเล็กที่เกิดขึ้นในระดับจุลภาคเรียกว่าหรืออธิบายโดยทฤษฎีจลน์ของก๊าซคำศัพท์เหล่านี้มีความสัมพันธ์กันเพื่อเสริมวิธีการที่ใช้อธิบายอุณหพลศาสตร์และทฤษฎีจลน์ในระดับมหภาค

มีกฎพื้นฐานที่ควบคุมอุณหพลศาสตร์ ได้แก่กฎข้อที่หนึ่ง (การอนุรักษ์พลังงานในรูปของความร้อนและงาน) กฎ ข้อที่สอง (เอนโทรปีและทิศทางตามธรรมชาติของกระบวนการ) และกฎข้อที่ศูนย์(นิยามและการถ่ายทอดของอุณหภูมิ) หลักการเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าทำไมบางกระบวนการจึงไม่สามารถย้อนกลับได้ ประสิทธิภาพสูงสุดทางทฤษฎีของเครื่องยนต์ความร้อนคืออะไร และระบบจะเข้าสู่สมดุลได้อย่างไรเมื่อมีการแลกเปลี่ยนความร้อน

อุณหพลศาสตร์แบบคลาสสิกถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการออกแบบเครื่องยนต์สันดาป โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ระบบทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศรวมถึงการศึกษาการเปลี่ยนแปลงสถานะ (การหลอมเหลว การระเหย การควบแน่น) และในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการจัดการพลังงานและความร้อน

แม้ว่าฟิสิกส์สมัยใหม่จะเปิดโลกทัศน์ให้กว้างขึ้น แต่ฟิสิกส์คลาสสิกยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในการฝึกอบรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเนื่องจากเป็นพื้นฐานแนวคิดที่ช่วยให้เราเข้าใจโลกในระดับมนุษย์และสนับสนุนเทคโนโลยีในชีวิตประจำวันส่วนใหญ่

หลังจากได้เรียนรู้เกี่ยวกับสาขาต่างๆ แล้ว ก็จะเห็นได้ชัดว่าฟิสิกส์คลาสสิกไม่ใช่ศาสตร์ที่ล้าสมัย แต่เป็นเสาหลักที่รองรับวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาศาสตร์ประยุกต์หลายแขนง และทฤษฎีสมัยใหม่โดยเป็นภาษาที่ใช้ร่วมกันในการอธิบายสสาร พลังงาน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน