Nulti zakon termodinamike Materijal
Do sada smo pregledali samo toplinska ravnoteža koje doživljavaju dva objekta u kontaktu. Kako bismo dublje razumjeli koncept toplinske ravnoteže, razmotrimo tri objekta (nazovimo ih objekt A, objekt B i objekt C). Na primjer, objekti B i objekt C se ne dodiruju, ali objekt A dodiruje objekt B, a objekt A dodiruje objekt C. Promatrajte sliku ispod.
Budući da se dodiruju, objekti A i B su u toplinskoj ravnoteži, a slično tome, objekti A i C su u toplinskoj ravnoteži. Jesu li objekti B i C, koji se ne dodiruju, također u toplinskoj ravnoteži?
Ako samo upotrijebimo logiku, možemo reći da su objekt B i objekt C također u toplinskoj ravnoteži, iako se ne dodiruju. Objekt A i objekt B su u toplinskoj ravnoteži, što znači suhu objekt A = temperatura objekta B. Objekti A i objekt C su također u toplinskoj ravnoteži, temperatura objekta A = temperatura objekta C. Budući da je TA =TB i TA =TC, zatim TB =TC.
Budući da se fizika ne oslanja isključivo na logiku, potrebno ju je dokazati eksperimentima. Na temelju rezultata eksperimenta, ispada da su objekti B i C također u toplinskoj ravnoteži. U ovom slučaju, temperatura objekta B = temperatura objekta C. Dakle, iako se objekti B i C ne dodiruju, jer su oba u kontaktu s objektom A, objekti B i C također su u toplinskoj ravnoteži. To je sažeto u sljedećem prekrasnom stihu: Ako su dva objekta u kućištuttoplinska ravnoteža s trećim objektom, tada su tri objekta u ravnotežitmeđusobnu toplinsku ravnotežu.
Nulti zakon termodinamike objasniti princip rada termometar, instrument za mjerenje temperature. Razmotrimo živin termometar ili alkoholni termometar. Alkohol ili živa dolaze u dodir sa staklom, a staklo dolazi u dodir s objektom čija se temperatura mjeri, poput zraka, vode ili ljudskog tijela. Iako živa ne dolazi u dodir sa zrakom, vodom ili ljudskim tijelom, jer živa dolazi u dodir sa staklom, kada su staklo i zrak, voda ili ljudsko tijelo u toplinskoj ravnoteži, živa i zrak, voda ili ljudsko tijelo također su u toplinskoj ravnoteži.
Zakoni fizike obično počinju od 1, rijetko od nule. To se naziva nultim zakonom termodinamike jer su nakon što su formulirani prvi, drugi i treći zakon termodinamike, znanstvenici shvatili da postoji temeljniji zakon koji još nije bio formuliran. Stoga znanstvenici ovaj zakon nazivaju nultim zakonom termodinamike.
