關於熱力學第零定律的文章
到目前為止,我們只觀察到了兩個接觸物體所經歷的熱平衡。
為了更深入地理解熱平衡的概念,我們來看三個物體(假設為物體A、物體B和物體C)。例如,物體B和物體C不接觸,但物體A與物體B接觸,物體A也與物體C接觸。觀察下圖。由於彼此接觸的物體A和物體B處於熱平衡狀態,因此物體A和物體C也處於熱平衡狀態。那麼,不接觸的物體B和物體C也處於熱平衡狀態嗎?如果僅從邏輯上講,我們可以說物體B和物體C也處於熱平衡狀態,即使它們不接觸。物體A和物體B處於熱平衡狀態,這表示物體A的溫度等於物體B的溫度。
物體A和物體C也處於熱平衡狀態,物體A的溫度等於物體C的溫度。由於TA = T.B 和TA = T.C然後 TB = T.C由於物理學並非僅依賴邏輯,它需要透過實驗來驗證。根據實驗結果,物體B和物體C也處於熱平衡狀態。在這種情況下,物體B的溫度等於物體C的溫度。
因此,即使物體 B 和物體 C 沒有相互接觸,但由於它們與物體 A 接觸,那麼物體 B 和物體 C 也處於熱平衡狀態。
因此,如果兩個物體與第三個物體處於熱平衡狀態,那麼這三個物體彼此之間也處於熱平衡狀態。這就是熱力學第零定律。熱力學第零定律解釋了溫度計(一種溫度測量裝置)的工作原理。以水銀溫度計或酒精溫度計為例。酒精或水銀與玻璃接觸,玻璃再與被測物體(例如空氣、水或人體)接觸。雖然水銀本身並非直接與空氣、水或人體接觸,但由於水銀與玻璃接觸,
當玻璃與空氣、水或人體處於熱平衡狀態時,汞與空氣、水或人體也處於熱平衡狀態。
物理定律通常從1開始,很少從0開始。之所以稱之為熱力學第0定律,是因為在熱力學第一定律、第二定律和第三定律相繼被提出之後,科學家們意識到還存在一條更為基本的定律尚未被闡明。因此,科學家稱之為熱力學第0定律。