Нулев закон на термодинамиката на материала
Досега разглеждахме само топлинното равновесие, изпитвано от два обекта в контакт. За да разберем по-задълбочено концепцията за топлинно равновесие, нека разгледаме три обекта (нека ги наречем обект A, обект B и обект C). Например, обекти B и C не се докосват, но обект A е в контакт с обект B, а обект A е в контакт с обект C. Вижте изображението по-долу.
Тъй като се докосват, обектите A и B са в термично равновесие, а по подобен начин обектите A и C са в термично равновесие. Дали обектите B и C, които не се докосват, също са в термично равновесие?
Ако използваме само логика, можем да кажем, че обект B и обект C също са в термично равновесие, въпреки че не се докосват. Обект A и обект B са в термично равновесие, което означава, че температурата на обект A = температурата на обект B. Обект A и обект C също са в термично равновесие, температурата на обект A = температурата на обект C. Тъй като T A = T B и T A = T C , тогава T B = T C.
Тъй като физиката не се основава само на логиката, тя трябва да бъде доказана чрез експерименти. Въз основа на резултатите от експеримента се оказва, че обекти B и C също са в термично равновесие. В този случай температурата на обект B = температурата на обект C. Така че, въпреки че обекти B и C не се докосват, но тъй като и двата са в контакт с обект A, обекти B и C също са в термично равновесие. Това се заключава в следния красив ред изречения: Ако два обекта са в термично равновесие с трети обект, тогава трите обекта са в термично равновесие помежду си.
Нулевият закон на термодинамиката обяснява принципа на работа на термометъра - инструмент за измерване на температура. Да разгледаме живачен термометър или спиртен термометър. Спиртът или живакът е в контакт със стъклото, а стъклото е в контакт с обекта, чиято температура се измерва, например въздух, вода или човешко тяло. Въпреки че живакът не е в контакт с въздуха, водата или човешкото тяло, тъй като живакът е в контакт със стъклото, когато стъклото и въздухът, водата или човешкото тяло са в термично равновесие, тогава живакът и въздухът, водата или човешкото тяло също са в термично равновесие.
Законите на физиката обикновено започват от 1, рядко от нула. Той се нарича нулев закон на термодинамиката, защото след като първият, вторият и третият закон на термодинамиката са формулирани, учените осъзнават, че има по-фундаментален закон, който все още не е формулиран. Следователно, учените наричат този закон нулев закон на термодинамиката.
