Termodünaamika nullseaduse materjal
Siiani oleme käsitlenud ainult kahe kokkupuutuva objekti termilist tasakaalu . Termilise tasakaalu kontseptsiooni sügavamaks mõistmiseks vaatleme kolme objekti (nimetagem neid objektiks A, objektiks B ja objektiks C). Näiteks objektid B ja C ei puutu teineteisega kokku, kuid objekt A on kokkupuutes objektiga B ja objekt A on kokkupuutes objektiga C. Vaadake allolevat pilti.
Kuna objektid A ja B puudutavad teineteist, on nad termilises tasakaalus ning samamoodi on ka objektid A ja C termilises tasakaalus. Kas objektid B ja C, mis teineteist ei puuduta, on samuti termilises tasakaalus?
Ainult loogikat kasutades võime öelda, et objekt B ja objekt C on samuti termilises tasakaalus, isegi kui nad ei puutu kokku. Objekt A ja objekt B on termilises tasakaalus, mis tähendab, et objekti A temperatuur on = objekti B temperatuur . Objektid A ja objekt C on samuti termilises tasakaalus, objekti A temperatuur on = objekti C temperatuur. Kuna T A = T B ja T A = T C , siis T B = T C.
Kuna füüsika ei tugine ainult loogikale, tuleb seda katsetega tõestada. Katse tulemuste põhjal selgub, et objektid B ja C on samuti termilises tasakaalus. Sel juhul on objekti B temperatuur = objekti C temperatuur. Seega, kuigi objektid B ja C ei puutu teineteisega kokku, on nad mõlemad kontaktis objektiga A, kuid ka objektid B ja C on termilises tasakaalus. Selle järelduse teeb järgmine ilus lauserida: kui kaks objekti on termilises tasakaalus kolmanda objektiga, siis on need kolm objekti omavahel termilises tasakaalus .
Termodünaamika nullseadus selgitab termomeetri , temperatuuri mõõtmise instrumendi , tööpõhimõtet . Vaatleme elavhõbedatermomeetrit või alkoholitermomeetrit. Alkohol või elavhõbe on kokkupuutes klaasiga ja klaas on kokkupuutes objektiga, mille temperatuuri mõõdetakse, näiteks õhu, vee või inimkehaga. Kuigi elavhõbe ei ole kokkupuutes õhu, vee ega inimkehaga, kuna elavhõbe on kokkupuutes klaasiga, siis kui klaas ja õhk, vesi või inimkeha on termilises tasakaalus, on ka elavhõbe ja õhk, vesi või inimkeha termilises tasakaalus.
Füüsikaseadused algavad tavaliselt ühest, harva nullist. Seda nimetatakse termodünaamika nullseaduseks, sest pärast termodünaamika esimese, teise ja kolmanda seaduse sõnastamist mõistsid teadlased, et eksisteerib fundamentaalsem seadus, mida pole veel sõnastatud. Seetõttu nimetavad teadlased seda seadust termodünaamika nullseaduseks.
