Artikel over de nulde wet van de thermodynamica
Tot nu toe hebben we alleen het thermisch evenwicht waargenomen dat twee objecten in contact ervaren.
Om het concept van thermisch evenwicht beter te begrijpen, bekijken we drie objecten (bijvoorbeeld object A, object B en object C). Object B en object C raken elkaar niet aan, maar object A raakt object B wel aan en object A raakt object C ook aan. Bekijk de afbeelding hieronder. Omdat object A en object B zich in thermisch evenwicht bevinden, geldt dit ook voor object A en object C. Zijn object B en object C, die elkaar niet raken, dan ook in thermisch evenwicht? Logischerwijs kunnen we stellen dat object B en object C zich ook in thermisch evenwicht bevinden, ondanks dat ze elkaar niet raken. 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. Vanwege TA = TB en TA = TC, dan TB = TCOmdat natuurkunde niet alleen op logica berust, moet ze ook door middel van experimenten worden bewezen. Op basis van de experimentele resultaten blijkt dat object B en object C zich ook in thermisch evenwicht bevinden. In dit geval is de temperatuur van object B gelijk aan de temperatuur van object C.
Hoewel object B en object C elkaar niet aanraken, zijn ze wel in contact met object A, waardoor object B en object C zich in thermisch evenwicht bevinden.
Als twee objecten in thermisch evenwicht zijn met een derde object, dan zijn de drie objecten ook in thermisch evenwicht met elkaar. Dit is de nulde wet van de thermodynamica. De nulde wet van de thermodynamica verklaart het werkingsprincipe van een thermometer, een instrument om de temperatuur te meten. Laten we een kwikthermometer of een alcoholthermometer eens bekijken. Alcohol of kwik in contact met glas, en glas in contact met objecten waarvan de temperatuur wordt gemeten, zoals lucht, water of het menselijk lichaam. Hoewel kwik niet in contact komt met lucht, water of het menselijk lichaam, zorgt het contact van het kwik met het glas ervoor dat de temperatuur van de objecten in evenwicht blijft.
Wanneer glas en lucht, water of het menselijk lichaam in thermisch evenwicht verkeren, dan verkeren kwik en lucht, water of het menselijk lichaam ook in thermisch evenwicht.
De natuurwetten beginnen meestal bij 1, zelden bij nul. Deze wet wordt de nulde wet van de thermodynamica genoemd, omdat wetenschappers, na de formulering van de eerste, tweede en derde wet van de thermodynamica, beseften dat er nog een fundamentelere wet bestond die nog niet was geformuleerd. Daarom noemen wetenschappers deze de nulde wet van de thermodynamica.
