Термодинамика је област физике која се односи на преносе топлотне енергије. Често се схвата у смислу скупа закона.
Нулти закон помаже у дефинисањупојам температуре, као што је повезано са топлотном равнотежом између објеката. Топлота тече из вруће материје у хладнију, а топлотна равнотежа, која се понекад назива и термодинамичка равнотежа, настаје када нема нето протока топлоте. То се дешава када су предмети исте температуре.
Шта је нулти закон термодинамике?
Првобитно су постојала три централна закона термодинамике. Међутим, научници су почетком 1900-их схватили да је неопходан још један, основнији закон да би њихове теорије биле потпуне и тачне. Јер се овај закон сматрао темељнијим од осталих, називајући га четвртим законом термодинамика се није чинила одговарајућом, па је направљен нулти закон који показује да замењује све остали.
Нулти закон термодинамике каже да ако је топлотни систем А у топлотној равнотежи са топлотним системом Б, а топлотни систем Б је у топлотној равнотежи са топлотним системом Ц, тада А мора бити у топлотној равнотежи са Ц.
Ово се назива апрелазни однос, а такође се често среће у алгебри: Ако је А = Б и Б = Ц, онда је А = Ц. Нулти закон термодинамике представља овај концепт са температуром.
Значај нултог закона термодинамике
Математичке теорије често захтевају везу која се назива однос еквиваленције: Начин да се каже да ли су две ствари исте или не. Нулти закон је однос еквиваленције термодинамике јер обезбеђује математички концепт температуре и омогућава постојање физичких термометара.
Кључни концепт је разлика између енергије и температуре. Знање колико енергије имају два појединачна предмета није довољно да би се знало на који начин ће тећи топлота када се дођу у контакт. Релативне температуре два система одређују смер топлотног тока.
Али како се температура може мерити? Обично је термометар објекат који показује позната и калибрирана својства у зависности од његове температуре. На пример, жива се шири у запремини на добро дефинисан начин док се загрева. Стављање термометра у топлотну равнотежу са објектом и посматрање тих својстава, као што је на пример колико се жива проширила, начин је мерења температуре објекта.
Важност нултог закона може се видети када се покушава упоредити температура два објекта. Ако се термометар стави у течност А, он постаје у топлотној равнотежи са том течношћу и очитава одређену температуру.
Ако се тај термометар стави у течност Б, достигне топлотну равнотежу и очитава потпуно исту температуру као и када је била у топлотној равнотежи са течношћу А, нулти закон је оно што нам омогућава да кажемо да су течност А и течност Б исто температура.
Остали закони термодинамике
Први закон термодинамике каже да је укупна енергија изолованог системаконстантан. Промена унутрашње енергије система увек ће бити тачно једнака разлици између топлоте која се уноси у систем и рада система на његовом окружењу.
Други закон термодинамике каже да јетотална ентропијаизолованог система се никада не може смањити током времена. Укупна ентропија изолованог системаињегова околина у неким идеалним случајевима може остати константна, али се никада не може смањити.
Трећи закон термодинамике каже да ентропија изолованог система постаје константна како се његова температура приближава апсолутној нули. Ова константна вредност ентропије не може зависити од било којих других параметара система, попут његове запремине или притиска.