Материал о нулевом законе термодинамики
До сих пор мы рассматривали только тепловое равновесие, существующее между двумя соприкасающимися объектами. Чтобы глубже понять концепцию теплового равновесия, рассмотрим три объекта (назовем их объект A, объект B и объект C). Например, объекты B и C не соприкасаются друг с другом, но объект A соприкасается с объектом B, а объект A соприкасается с объектом C. Посмотрите на изображение ниже.
Поскольку объекты А и В соприкасаются друг с другом, они находятся в тепловом равноверии, и аналогично объекты А и С находятся в тепловом равноверии. Находятся ли объекты В и С, которые не соприкасаются друг с другом, также в тепловом равноверии?
Если использовать только логику, можно сказать, что объекты B и C также находятся в тепловом равноверии, даже несмотря на то, что они не соприкасаются. Объекты A и B находятся в тепловом равноверии, то есть температура объекта A равна температуре объекта B. Объекты A и C также находятся в тепловом равноверии, то есть температура объекта A равна температуре объекта C. Поскольку T A = T B и T A = T C , то T B = T C.
Поскольку физика опирается не только на логику, её необходимо доказывать экспериментальным путём. На основе результатов эксперимента выясняется, что объекты B и C также находятся в тепловом равноверии. В этом случае температура объекта B равна температуре объекта C. Таким образом, хотя объекты B и C не соприкасаются друг с другом, но поскольку они оба находятся в контакте с объектом A, объекты B и C также находятся в тепловом равноверии. Это можно заключить в следующую прекрасную фразу: Если два объекта находятся в тепловом равноверии с третьим объектом, то все три объекта находятся в тепловом равноверии друг с другом.
Нулевой закон термодинамики объясняет принцип работы термометра — прибора для измерения температуры. Рассмотрим ртутный или спиртовой термометр. Спирт или ртуть контактируют со стеклом, а стекло контактирует с объектом, температуру которого измеряют, например, с воздухом, водой или человеческим телом. Хотя ртуть не контактирует с воздухом, водой или человеческим телом, поскольку она контактирует со стеклом, когда стекло и воздух, вода или человеческое тело находятся в тепловом равноверии, то ртуть и воздух, вода или человеческое тело также находятся в тепловом равноверии.
Законы физики обычно начинаются с единицы, редко с нуля. Нулевой закон термодинамики называется так потому, что после формулировки первого, второго и третьего законов термодинамики учёные поняли, что существует более фундаментальный закон, который ещё не был сформулирован. Поэтому учёные называют этот закон нулевым законом термодинамики.
