Vật liệu về Định luật Nhiệt động lực học thứ không
Cho đến nay, chúng ta mới chỉ xem xét trạng thái cân bằng nhiệt giữa hai vật thể tiếp xúc với nhau. Để hiểu sâu hơn về khái niệm cân bằng nhiệt, hãy xem xét ba vật thể (gọi chúng là vật thể A, vật thể B và vật thể C). Ví dụ, vật thể B và C không chạm vào nhau, nhưng vật thể A tiếp xúc với vật thể B và vật thể A tiếp xúc với vật thể C. Quan sát hình ảnh bên dưới.
Vì vật A và B đang tiếp xúc với nhau, nên chúng ở trạng thái cân bằng nhiệt, và tương tự vật A và C cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt. Vậy vật B và C, không tiếp xúc với nhau, có ở trạng thái cân bằng nhiệt không?
Nếu chỉ dùng logic, ta có thể nói rằng vật B và vật C cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt, mặc dù chúng không chạm vào nhau. Vật A và vật B ở trạng thái cân bằng nhiệt, nghĩa là nhiệt độ của vật A = nhiệt độ của vật B. Vật A và vật C cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt, nhiệt độ của vật A = nhiệt độ của vật C. Vì T A = T B và T A = T C , nên T B = T C.
Vì vật lý không chỉ dựa vào logic, nó cần được chứng minh thông qua thí nghiệm. Dựa trên kết quả thí nghiệm, ta thấy rằng vật B và vật C cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt. Trong trường hợp này, nhiệt độ của vật B bằng nhiệt độ của vật C. Vì vậy, mặc dù vật B và vật C không chạm vào nhau, nhưng vì cả hai đều tiếp xúc với vật A, nên vật B và vật C cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt. Điều này được kết luận trong câu nói hay sau: Nếu hai vật ở trạng thái cân bằng nhiệt với một vật thứ ba, thì ba vật đó cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt với nhau.
Định luật không của nhiệt động lực học giải thích nguyên lý hoạt động của nhiệt kế , một dụng cụ đo nhiệt độ. Hãy xem xét một nhiệt kế thủy ngân hoặc nhiệt kế cồn. Cồn hoặc thủy ngân tiếp xúc với cốc thủy tinh và cốc thủy tinh tiếp xúc với vật cần đo nhiệt độ, ví dụ như không khí, nước hoặc cơ thể người. Mặc dù thủy ngân không tiếp xúc trực tiếp với không khí, nước hoặc cơ thể người, nhưng vì thủy ngân tiếp xúc với cốc thủy tinh, nên khi cốc thủy tinh và không khí, nước hoặc cơ thể người đạt trạng thái cân bằng nhiệt, thì thủy ngân và không khí, nước hoặc cơ thể người cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt.
Các định luật vật lý thường bắt đầu từ số 1, hiếm khi bắt đầu từ số 0. Định luật này được gọi là định luật không của nhiệt động lực học vì sau khi các định luật thứ nhất, thứ hai và thứ ba của nhiệt động lực học được hình thành, các nhà khoa học nhận ra rằng có một định luật cơ bản hơn chưa được hình thành. Do đó, các nhà khoa học gọi định luật này là định luật không của nhiệt động lực học.
