قانون صفرم ترمودینامیک
تا الان فقط بررسی کردیم تعادل حرارتی توسط دو جسم در تماس تجربه میشود. برای درک عمیقتر مفهوم تعادل گرمایی، بیایید سه جسم را در نظر بگیریم (بیایید آنها را جسم A، جسم B و جسم C بنامیم). برای مثال، اجسام B و جسم C با یکدیگر تماس ندارند، بلکه جسم A جسم B و جسم A جسم C را لمس میکند. به تصویر زیر توجه کنید.
از آنجا که اجسام A و B با یکدیگر در تماس هستند، در تعادل حرارتی قرار دارند و به همین ترتیب اجسام A و C نیز در تعادل حرارتی هستند. آیا اجسام B و C که با یکدیگر در تماس نیستند نیز در تعادل حرارتی هستند؟
اگر فقط از منطق استفاده کنیم، میتوانیم بگوییم که جسم B و جسم C نیز در تعادل حرارتی هستند، حتی اگر با هم در تماس نباشند. جسم A و جسم B در تعادل حرارتی هستند، به این معنی که سوهو جسم A = دمای جسم B. اجسام A و جسم C نیز در تعادل گرمایی هستند، دمای جسم A = دمای جسم C. از آنجا که TA = تیB و تیA = تیC، سپس TB = تیC.
از آنجایی که فیزیک صرفاً بر منطق متکی نیست، باید از طریق آزمایش اثبات شود. بر اساس نتایج آزمایش، مشخص میشود که اجسام B و C نیز در تعادل حرارتی هستند. در این حالت، دمای جسم B برابر با دمای جسم C است. بنابراین اگرچه اجسام B و C با یکدیگر در تماس نیستند، اما چون هر دو با جسم A در تماس هستند، اجسام B و C نیز در تعادل حرارتی قرار دارند. این موضوع در جمله زیبای زیر خلاصه شده است: اگر دو شیء در یک مورد باشندtتعادل حرارتی با یک جسم سوم، آنگاه سه جسم در تعادل هستندtتعادل حرارتی با یکدیگر.
قانون صفرم ترمودینامیک اصل کار را توضیح دهید دماسنج، یک ابزار اندازهگیری دما. یک دماسنج جیوهای یا یک دماسنج الکلی را در نظر بگیرید. الکل یا جیوه با شیشه تماس پیدا میکند و شیشه با جسمی که دمای آن اندازهگیری میشود، مانند هوا، آب یا بدن انسان، تماس پیدا میکند. اگرچه جیوه با هوا، آب یا بدن انسان تماس پیدا نمیکند، زیرا جیوه با شیشه تماس پیدا میکند، اما وقتی شیشه و هوا، آب یا بدن انسان در تعادل گرمایی باشند، جیوه و هوا، آب یا بدن انسان نیز در تعادل گرمایی هستند.
قوانین فیزیک معمولاً از ۱ و به ندرت از صفر شروع میشوند. به این قانون، قانون صفرم ترمودینامیک میگویند زیرا پس از تدوین قوانین اول، دوم و سوم ترمودینامیک، دانشمندان متوجه شدند که قانون اساسیتری وجود دارد که هنوز تدوین نشده است. بنابراین، دانشمندان این قانون را قانون صفرم ترمودینامیک مینامند.
