Nulde wet van de thermodynamica
Tot nu toe hebben we alleen het thermisch evenwicht beschouwd dat twee objecten in contact ervaren. Om het concept van thermisch evenwicht beter te begrijpen, laten we drie objecten bekijken (laten we ze object A, object B en object C noemen). Object B en C raken elkaar bijvoorbeeld niet aan, maar object A raakt object B en object A raakt object C. Bekijk de afbeelding hieronder.
Omdat objecten A en B elkaar aanraken, verkeren ze in thermisch evenwicht, en hetzelfde geldt voor objecten A en C. Verkeren objecten B en C, die elkaar niet aanraken, ook in thermisch evenwicht?
Als we alleen logica gebruiken, kunnen we zeggen dat object B en object C zich ook in thermisch evenwicht bevinden, ook al raken ze elkaar niet aan. Object A en object B bevinden zich in thermisch evenwicht, wat betekent dat de temperatuur van object A gelijk is aan de temperatuur van object B. Object A en object C bevinden zich ook in thermisch evenwicht, de temperatuur van object A is gelijk aan de temperatuur van object C. Omdat T A = T B en T A = T C , geldt dus T B = T C.
Omdat natuurkunde niet alleen op logica berust, moet ze ook door middel van experimenten worden bewezen. Op basis van de resultaten van het experiment blijkt dat objecten B en C zich ook in thermisch evenwicht bevinden. In dit geval is de temperatuur van object B gelijk aan de temperatuur van object C. Dus hoewel objecten B en C elkaar niet aanraken, maar wel in contact staan met object A, bevinden objecten B en C zich ook in thermisch evenwicht. Dit wordt samengevat in de volgende prachtige zin: Als twee objecten in thermisch evenwicht zijn met een derde object, dan zijn de drie objecten ook in thermisch evenwicht met elkaar.
De nulde wet van de thermodynamica verklaart het werkingsprincipe van een thermometer , een instrument om de temperatuur te meten. Neem bijvoorbeeld een kwikthermometer of een alcoholthermometer. De alcohol of het kwik staat in contact met het glas en het glas staat in contact met het object waarvan de temperatuur wordt gemeten, bijvoorbeeld lucht, water of het menselijk lichaam. Hoewel het kwik niet in contact staat met de lucht, het water of het menselijk lichaam, is er, doordat het kwik in contact staat met het glas, ook sprake van thermisch evenwicht tussen het glas en de lucht, het water of het menselijk lichaam.
De natuurwetten beginnen meestal bij 1, zelden bij nul. Het wordt de nulde wet van de thermodynamica genoemd omdat wetenschappers, nadat de eerste, tweede en derde wet van de thermodynamica waren geformuleerd, beseften dat er nog een fundamentelere wet bestond die nog niet was geformuleerd. Daarom noemen wetenschappers deze wet de nulde wet van de thermodynamica.
