Термодинаміка - це область фізики, що стосується передачі теплової енергії. Це часто розуміється з точки зору сукупності законів.
Нульовий закон допомагає визначитиПоняття температури, як це пов’язано з тепловою рівновагою між об’єктами. Тепло переходить від більш гарячої речовини до більш холодної речовини, і теплова рівновага, яку іноді називають термодинамічною рівновагою, настає, коли немає чистого потоку тепла. Це відбувається, коли предмети мають однакову температуру.
Що таке нульовий закон термодинаміки?
Спочатку існували три центральні закони термодинаміки. Однак на початку 1900-х років вчені зрозуміли, що для того, щоб їх теорії були повноцінними та правильними, необхідний інший, більш базовий закон. Тому що цей закон вважався більш фундаментальним, ніж інші, називаючи його четвертим законом Росії термодинаміка не здавалася доречною, тому було прийнято нульовий закон, щоб показати, що вона замінює всіх інші.
Нульовий закон термодинаміки говорить, що якщо теплова система А знаходиться в тепловій рівновазі з тепловою системою В, і теплова система B знаходиться в тепловій рівновазі з тепловою системою C, тоді A повинна знаходитися в тепловій рівновазі з C.
Це називається aтранзитивне відношення, а також часто зустрічається в алгебрі: Якщо A = B і B = C, то A = C. Нульовий закон термодинаміки представляє це поняття з температурою.
Значення нульового закону термодинаміки
Математичні теорії часто вимагають відношення, яке називається відношенням еквівалентності: спосіб сказати, однакові дві речі чи ні. Нульовим законом є відношення еквівалентності термодинаміки, оскільки воно забезпечує математичне поняття температури і дозволяє існувати фізичні термометри.
Ключовим поняттям є різниця між енергією та температурою. Знання того, скільки енергії мають два окремі об’єкти, недостатньо для того, щоб знати, в який бік буде текти тепло, коли вони будуть контактувати. Саме відносні температури двох систем визначають напрямок теплового потоку.
Але як можна виміряти температуру? Зазвичай термометр - це об’єкт, який виявляє відомі та відкалібровані властивості залежно від його температури. Наприклад, ртуть чітко розширюється в об’ємі в міру нагрівання. Поміщення термометра в теплову рівновагу з об’єктом, а потім спостереження за такими властивостями, як, наприклад, наскільки розширилася ртуть, є способом вимірювання температури об’єкта.
Важливість нульового закону можна побачити при спробі порівняти температури двох об’єктів. Якщо термометр помістити в рідину А, він переходить у теплову рівновагу з цією рідиною і зчитує певну температуру.
Якщо цей термометр потім помістити в рідину В, він досягає теплової рівноваги і зчитує точно таку ж температуру, як і коли знаходився в тепловій рівновазі з рідиною А, нульовий закон - це те, що дозволяє говорити, що рідина А і рідина В однакові температури.
Інші закони термодинаміки
Перший закон термодинаміки говорить, що повна енергія ізольованої системи становитьпостійний. Зміна внутрішньої енергії системи завжди точно дорівнюватиме різниці між теплом, яке вкладається в систему, і роботою, яку система виконує у своєму середовищі.
Другий закон термодинаміки стверджує, щототальна ентропіяізольованої системи ніколи не може зменшуватися з часом. Повна ентропія ізольованої системиійого оточення може залишатися незмінним у деяких ідеальних випадках, але воно ніколи не може зменшуватися.
Третій закон термодинаміки говорить, що ентропія ізольованої системи стає постійною, коли її температура наближається до абсолютного нуля. Це постійне значення ентропії не може залежати від будь-яких інших параметрів системи, таких як її об’єм або тиск.