Material da Lei Zero da Termodinâmica
Até agora, consideramos apenas o equilíbrio térmico entre dois objetos em contato. Para entender melhor o conceito de equilíbrio térmico, vamos considerar três objetos (vamos chamá-los de objeto A, objeto B e objeto C). Por exemplo, os objetos B e C não estão se tocando, mas o objeto A está em contato com o objeto B e o objeto A está em contato com o objeto C. Observe a imagem abaixo.
Como estão em contato, os objetos A e B estão em equilíbrio térmico, assim como os objetos A e C. Os objetos B e C, que não estão em contato, também estão em equilíbrio térmico?
Usando apenas a lógica, podemos afirmar que o objeto B e o objeto C também estão em equilíbrio térmico, mesmo sem estarem em contato. O objeto A e o objeto B estão em equilíbrio térmico, ou seja, a temperatura do objeto A é igual à temperatura do objeto B. O objeto A e o objeto C também estão em equilíbrio térmico, ou seja, a temperatura do objeto A é igual à temperatura do objeto C. Como T<sub> A</sub> = T<sub> B </sub> e T<sub> A</sub> = T<sub> C </sub> , então T<sub> B </sub> = T<sub> C </sub>.
Como a física não se baseia apenas na lógica, ela precisa ser comprovada por meio de experimentos. Com base nos resultados do experimento, verifica-se que os objetos B e C também estão em equilíbrio térmico. Nesse caso, a temperatura do objeto B é igual à temperatura do objeto C. Portanto, mesmo que os objetos B e C não estejam em contato direto, como ambos estão em contato com o objeto A, eles também estão em equilíbrio térmico. Isso se conclui na seguinte frase elegante: se dois objetos estão em equilíbrio térmico com um terceiro objeto, então os três objetos estão em equilíbrio térmico entre si.
A lei zero da termodinâmica explica o princípio de funcionamento de um termômetro , um instrumento de medição de temperatura. Considere um termômetro de mercúrio ou um termômetro de álcool. O álcool ou o mercúrio está em contato com o vidro, e o vidro está em contato com o objeto cuja temperatura está sendo medida, por exemplo, o ar, a água ou o corpo humano. Embora o mercúrio não esteja em contato direto com o ar, a água ou o corpo humano, por estar em contato com o vidro, quando o vidro e o ar, a água ou o corpo humano estiverem em equilíbrio térmico, então o mercúrio e o ar, a água ou o corpo humano também estarão em equilíbrio térmico.
As leis da física geralmente começam em 1, raramente em zero. Ela é chamada de lei zero da termodinâmica porque, após a formulação da primeira, segunda e terceira leis da termodinâmica, os cientistas perceberam que havia uma lei mais fundamental que ainda não havia sido formulada. Portanto, os cientistas chamam essa lei de lei zero da termodinâmica.
