Termodinamika ir fizikas joma, kas attiecas uz siltumenerģijas pārnesi. To bieži saprot ar likumu kopumu.
Nulles likums palīdz definēttemperatūras jēdziens, kā tas ir saistīts ar siltuma līdzsvaru starp objektiem. Siltums plūst no karstākas vielas uz vēsāku vielu, un siltuma līdzsvars, ko dažreiz sauc par termodinamisko līdzsvaru, rodas, ja nav siltuma neto plūsmas. Tas notiek, kad objekti atrodas tajā pašā temperatūrā.
Kāds ir Zerota termodinamikas likums?
Sākotnēji bija trīs centrālie termodinamikas likumi. Tomēr zinātnieki 1900. gadu sākumā saprata, ka viņu teoriju pilnībai un pareizībai ir nepieciešams vēl viens, pamatlikums. Tā kā šis likums tika uzskatīts par fundamentālāku nekā citi, to nosaucot par termodinamika nešķita piemērota, tāpēc tika pieņemts nulles likums, lai parādītu, ka tas visus aizstāj citi.
Termodinamikas nulles likums nosaka, ka, ja termiskā sistēma A atrodas siltuma līdzsvarā ar termisko sistēmu B, un termiskā sistēma B atrodas siltuma līdzsvarā ar siltuma sistēmu C, tad A jābūt siltuma līdzsvarā ar C.
To sauc par atranzitīvas attiecības, un to parasti redz arī algebrā: Ja A = B un B = C, tad A = C. Termodinamikas nulles likums pārstāv šo jēdzienu ar temperatūru.
Termodinamikas Zerota likuma nozīme
Matemātiskās teorijas bieži prasa attiecības, ko sauc par ekvivalences attiecībām: veids, kā pateikt, vai divas lietas ir vienādas vai nē. Nulles likums ir termodinamikas ekvivalences attiecība, jo tas nodrošina temperatūras matemātisko jēdzienu un ļauj pastāvēt fizikāliem termometriem.
Galvenais jēdziens ir atšķirība starp enerģiju un temperatūru. Zināt, cik enerģijas ir diviem atsevišķiem objektiem, nav pietiekami, lai zinātu, kādā veidā siltums plūst, kad tie nonāk saskarē. Tieši abu sistēmu relatīvās temperatūras nosaka siltuma plūsmas virzienu.
Bet kā var izmērīt temperatūru? Parasti termometrs ir objekts, kuram ir zināmas un kalibrētas īpašības atkarībā no tā temperatūras. Piemēram, sildot, dzīvsudraba tilpums palielinās precīzi definētā veidā. Termometra iestatīšana termiskā līdzsvarā ar objektu un pēc tam šo īpašību, piemēram, dzīvsudraba izplešanās, novērošana ir veids, kā izmērīt objekta temperatūru.
Nulles likuma nozīmi var redzēt, mēģinot salīdzināt divu objektu temperatūru. Ja termometru ievieto šķidrumā A, tas nonāk siltuma līdzsvarā ar šo šķidrumu un nolasa noteiktu temperatūru.
Ja šo termometru ievieto šķidrumā B, tas sasniedz termisko līdzsvaru un nolasa tieši tādu pašu temperatūru kā tas bija, kad tas bija bija termiskā līdzsvarā ar šķidrumu A, nulles likums ir tas, kas ļauj mums teikt, ka šķidrums A un šķidrums B ir vienādi temperatūra.
Citi termodinamikas likumi
Pirmais termodinamikas likums nosaka, ka izolētās sistēmas kopējā enerģija irnemainīgs. Sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas vienmēr būs tieši vienādas ar starpību starp sistēmā ievietoto siltumu un darbu, ko sistēma veic ar savu vidi.
Otrais termodinamikas likums nosaka, kakopējā entropijaizolētas sistēmas darbība laika gaitā nekad nevar samazināties. Izolētās sistēmas kopējā entropijauntā apkārtne dažos ideālos gadījumos var palikt nemainīga, bet tā nekad nevar samazināties.
Trešais termodinamikas likums nosaka, ka izolētas sistēmas entropija kļūst nemainīga, kad tās temperatūra tuvojas absolūtai nullei. Šī nemainīgā entropijas vērtība nevar būt atkarīga no citiem sistēmas parametriem, piemēram, tās tilpuma vai spiediena.