Nultý termodynamický zákon materiálu
Doteraz sme uvažovali iba o tepelnej rovnováhe, ktorú zažívajú dva objekty v kontakte. Aby sme hlbšie pochopili koncept tepelnej rovnováhy, uvažujme tri objekty (nazvime ich objekt A, objekt B a objekt C). Napríklad objekty B a C sa navzájom nedotýkajú, ale objekt A je v kontakte s objektom B a objekt A je v kontakte s objektom C. Pozrite si obrázok nižšie.
Pretože sa navzájom dotýkajú, objekty A a B sú v tepelnej rovnováhe a rovnako aj objekty A a C sú v tepelnej rovnováhe. Sú objekty B a C, ktoré sa navzájom nedotýkajú, tiež v tepelnej rovnováhe?
Ak použijeme iba logiku, môžeme povedať, že objekt B a objekt C sú tiež v tepelnej rovnováhe, aj keď sa nedotýkajú. Objekt A a objekt B sú v tepelnej rovnováhe, čo znamená, že teplota objektu A = teplota objektu B. Objekt A a objekt C sú tiež v tepelnej rovnováhe, teplota objektu A = teplota objektu C. Keďže T A = T B a T A = T C , potom T B = T C.
Keďže fyzika sa nespolieha len na logiku, je potrebné ju dokázať experimentmi. Na základe výsledkov experimentu sa ukazuje, že objekty B a C sú tiež v tepelnej rovnováhe. V tomto prípade je teplota objektu B = teplota objektu C. Takže aj keď sa objekty B a C navzájom nedotýkajú, ale pretože sú oba v kontakte s objektom A, objekty B a C sú tiež v tepelnej rovnováhe. Toto je uzatvorené v nasledujúcej krásnej vete: Ak sú dva objekty v tepelnej rovnováhe s tretím objektom, potom sú tieto tri objekty v tepelnej rovnováhe navzájom.
Nultý termodynamický zákon vysvetľuje princíp fungovania teplomeru , prístroja na meranie teploty. Predstavte si ortuťový teplomer alebo liehový teplomer. Lieh alebo ortuť je v kontakte so sklom a sklo je v kontakte s objektom, ktorého teplota sa meria, napríklad so vzduchom, vodou alebo ľudským telom. Hoci ortuť nie je v kontakte so vzduchom, vodou alebo ľudským telom, pretože ortuť je v kontakte so sklom, keď je sklo a vzduch, voda alebo ľudské telo v tepelnej rovnováhe, potom je v tepelnej rovnováhe aj ortuť a vzduch, voda alebo ľudské telo.
Fyzikálne zákony zvyčajne začínajú na čísle 1, zriedka na nule. Nazýva sa nultý termodynamický zákon, pretože po formulovaní prvého, druhého a tretieho termodynamického zákona si vedci uvedomili, že existuje základnejší zákon, ktorý ešte nebol formulovaný. Preto vedci tento zákon nazývajú nultým termodynamickým zákonom.
