A termodinamika a hőenergia-átvitel fizikai területe. Gyakran törvények összessége alatt értik.
A nulladik törvény segít meghatározni aa hőmérséklet fogalma, mivel az a tárgyak közötti hőegyensúlyhoz kapcsolódik. A hő forróbb anyagból hidegebb anyagba áramlik, és a termikus egyensúly, amelyet időnként termodinamikai egyensúlynak is neveznek, akkor fordul elő, ha nincs nettó hőáram. Ez akkor fordul elő, amikor az objektumok azonos hőmérsékleten vannak.
Mi a termodinamika Zeroth-törvénye?
A termodinamikának eredetileg három központi törvénye volt. Az 1900-as évek elején a tudósok azonban rájöttek, hogy elméleteik teljességéhez és helyességéhez egy másik, alapvetőbb törvényre van szükség. Mivel ezt a törvényt alapvetőnek tartották, mint a többiek, így a negyedik törvénynek nevezték a termodinamika nem tűnt megfelelőnek, ezért a nulladik törvényt tették annak bemutatására, hogy ez mindent felülír a többiek.
A termodinamika nulladik törvénye kimondja, hogy ha az A hőrendszer hőegyensúlyban van a B hőrendszerrel, és a B termikus rendszer hőegyensúlyban van a C termikus rendszerrel, akkor A-nak hőháztartásban kell lennie C.
Ezt hívják atranszitív reláció, és gyakran látható az algebrában is: Ha A = B és B = C, akkor A = C. A termodinamika nulladik törvénye ezt a koncepciót képviseli a hőmérséklet mellett.
A termodinamika Zeroth-törvényének jelentősége
A matematikai elméletek gyakran szükségessé tesznek egy ekvivalencia relációnak nevezett viszonyt: annak a módja, hogy megmondják, két dolog azonos-e vagy sem. A nulladik törvény a termodinamika egyenértékűségi viszonya, mert előírja a hőmérséklet matematikai fogalmát és lehetővé teszi fizikai hőmérők létezését.
Kulcsfogalom az energia és a hőmérséklet közötti különbség. Két egyedi tárgy mennyi energiájának ismerete nem elegendő ahhoz, hogy tudjuk, milyen módon áramlik a hő, amikor kapcsolatba kerülnek velük. A hőáramlás irányát a két rendszer relatív hőmérséklete határozza meg.
De hogyan lehet mérni a hőmérsékletet? A hőmérő általában olyan tárgy, amelynek hőmérséklettől függően ismert és kalibrált tulajdonságai vannak. Például a higany térfogata jól meghatározott módon növekszik, miközben felmelegszik. Ha a hőmérőt egy tárgyzal hőegyensúlyba hozzuk, majd megfigyeljük ezeket a tulajdonságokat, például azt, hogy a higany mennyit tágult, akkor meg lehet mérni egy tárgy hőmérsékletét.
A nulladik törvény fontossága megmutatkozik, amikor két tárgy hőmérsékletét próbáljuk összehasonlítani. Ha egy hőmérőt az A folyadékba helyezünk, akkor az a folyadékkal hőegyensúlyba kerül és egy bizonyos hőmérsékletet leolvas.
Ha ezt a hőmérőt a B folyadékba helyezzük, eléri a hőegyensúlyt, és pontosan ugyanazt a hőmérsékletet olvassa le, mint amikor termikus egyensúlyban volt az A folyadékkal, a nulladik törvény az, amely lehetővé teszi azt mondani, hogy az A és a B folyadék azonos hőfok.
A termodinamika egyéb törvényei
A termodinamika első törvénye kimondja, hogy egy elszigetelt rendszer teljes energiájaállandó. A rendszer belső energiájának változása mindig pontosan megegyezik a rendszerbe juttatott hő és a rendszer környezetén végzett munka közötti különbséggel.
A termodinamika második törvénye kimondja, hogy azteljes entrópiaaz elszigetelt rendszer idővel soha nem csökkenhet. Az elszigetelt rendszer teljes entrópiájaéskörnyezete bizonyos ideális esetekben állandó lehet, de soha nem csökkenhet.
A termodinamika harmadik törvénye kimondja, hogy egy izolált rendszer entrópiája állandóvá válik, amikor a hőmérséklete az abszolút nullához közelít. Az entrópia állandó értéke nem függhet a rendszer egyéb paramétereitől, például annak térfogatától vagy nyomásától.
