Nultý termodynamický zákon materiálu
Doposud jsme se zabývali pouze tepelnou rovnováhou, kterou zažívají dva objekty v kontaktu. Abychom koncept tepelné rovnováhy pochopili hlouběji, uvažujme tři objekty (nazývejme je objekt A, objekt B a objekt C). Například objekty B a C se vzájemně nedotýkají, ale objekt A je v kontaktu s objektem B a objekt A je v kontaktu s objektem C. Podívejte se na obrázek níže.
Protože se vzájemně dotýkají, jsou objekty A a B v tepelné rovnováze a podobně jsou v tepelné rovnováze i objekty A a C. Jsou objekty B a C, které se vzájemně nedotýkají, také v tepelné rovnováze?
Pokud použijeme pouze logiku, můžeme říci, že objekt B a objekt C jsou také v tepelné rovnováze, i když se nedotýkají. Objekt A a objekt B jsou v tepelné rovnováze, což znamená, že teplota objektu A = teplota objektu B. Objekt A a objekt C jsou také v tepelné rovnováze, teplota objektu A = teplota objektu C. Protože T A = T B a T A = T C , pak T B = T C.
Protože fyzika se nespoléhá pouze na logiku, je třeba ji dokázat experimenty. Na základě výsledků experimentu se ukazuje, že objekty B a C jsou také v tepelné rovnováze. V tomto případě je teplota objektu B = teplota objektu C. Takže i když se objekty B a C vzájemně nedotýkají, ale protože jsou oba v kontaktu s objektem A, jsou objekty B a C také v tepelné rovnováze. To je zakončeno následující krásnou větou: Pokud jsou dva objekty v tepelné rovnováze s třetím objektem, pak jsou tyto tři objekty v tepelné rovnováze navzájem.
Nultý termodynamický zákon vysvětluje princip činnosti teploměru , přístroje pro měření teploty. Uvažujme rtuťový teploměr nebo lihový teploměr. Líh nebo rtuť je v kontaktu se sklem a sklo je v kontaktu s objektem, jehož teplota se měří, například vzduchem, vodou nebo lidským tělem. Ačkoli rtuť není v kontaktu se vzduchem, vodou ani lidským tělem, protože rtuť je v kontaktu se sklem, když je sklo a vzduch, voda nebo lidské tělo v tepelné rovnováze, pak je v tepelné rovnováze také rtuť a vzduch, voda nebo lidské tělo.
Fyzikální zákony obvykle začínají na čísle 1, zřídka na nule. Nazývá se nultý termodynamický zákon, protože po formulaci prvního, druhého a třetího termodynamického zákona si vědci uvědomili, že existuje fundamentálnější zákon, který dosud nebyl formulován. Vědci proto tento zákon nazývají nultým termodynamickým zákonem.
