Termodynamikkens nulte lov Materiale
Indtil videre har vi kun betragtet den termiske ligevægt, der opleves af to objekter i kontakt. For at forstå konceptet termisk ligevægt mere dybtgående, lad os betragte tre objekter (lad os kalde dem objekt A, objekt B og objekt C). For eksempel rører objekterne B og C ikke hinanden, men objekt A er i kontakt med objekt B, og objekt A er i kontakt med objekt C. Se billedet nedenfor.
Fordi de rører hinanden, er objekterne A og B i termisk ligevægt, og ligeledes er objekterne A og C i termisk ligevægt. Er objekterne B og C, som ikke rører hinanden, også i termisk ligevægt?
Hvis vi kun bruger logik, kan vi sige, at objekt B og objekt C også er i termisk ligevægt, selvom de ikke rører hinanden. Objekt A og objekt B er i termisk ligevægt, hvilket betyder, at temperaturen af objekt A = temperaturen af objekt B. Objekt A og objekt C er også i termisk ligevægt, temperaturen af objekt A = temperaturen af objekt C. Da T A = T B og T A = T C , så er T B = T C.
Da fysik ikke kun er baseret på logik, skal det bevises gennem eksperimenter. Baseret på eksperimentets resultater viser det sig, at objekterne B og C også er i termisk ligevægt. I dette tilfælde er temperaturen af objekt B = temperaturen af objekt C. Så selvom objekterne B og C ikke rører hinanden, men fordi de begge er i kontakt med objekt A, er objekterne B og C også i termisk ligevægt. Dette konkluderes i følgende smukke sætningsrække: Hvis to objekter er i termisk ligevægt med et tredje objekt, så er de tre objekter i termisk ligevægt med hinanden.
Termodynamikkens nulte lov forklarer funktionsprincippet for et termometer , et temperaturmåleinstrument. Overvej et kviksølvtermometer eller et alkoholtermometer. Alkoholen eller kviksølvet er i kontakt med glasset, og glasset er i kontakt med det objekt, hvis temperatur måles, for eksempel luft, vand eller menneskekroppen. Selvom kviksølvet ikke er i kontakt med luften eller vandet eller menneskekroppen, fordi kviksølvet er i kontakt med glasset, er kviksølvet og luften eller vandet eller menneskekroppen også i termisk ligevægt, når glasset og luften eller vandet eller menneskekroppen er i termisk ligevægt.
Fysikkens love starter normalt ved 1, sjældent ved nul. Det kaldes termodynamikkens nulte lov, fordi efter at termodynamikkens første, anden og tredje lov var formuleret, indså forskerne, at der var en mere fundamental lov, som endnu ikke var blevet formuleret. Derfor kalder forskerne denne lov termodynamikkens nulte lov.
