Principiul zero al termodinamicii

Principiile termodinamicii

A doua lege ( Propoziția Kelvin · Declarația lui Clausius )

Principiul zero al termodinamicii postulează că: „ dacă corpurile A și B sunt ambele în echilibru termic și unul dintre ele se află în echilibru termic cu un al treilea corp C, atunci ele sunt, de asemenea, în echilibru termic unul cu celălalt” . Acest principiu, în esență, declară că două sisteme în echilibru termic se spune că au aceeași temperatură ^[1]

Descriere

Acest principiu poate fi exprimat în termeni matematici după cum urmează:

\mathrm {se} ~A~R_{et}~C

{\ displaystyle \ mathrm {se} ~ A ~ R_ {et} ~ C}

{\ displaystyle \ mathrm {se} ~ A ~ R_ {et} ~ C}

\mathrm {e} ~\mathrm {se} ~B~R_{et}~C

{\ displaystyle \ mathrm {e} ~ \ mathrm {se} ~ B ~ R_ {et} ~ C}

{\ displaystyle \ mathrm {e} ~ \ mathrm {se} ~ B ~ R_ {et} ~ C}

\mathrm {allora} ~T(A)=T(B)=T(C)

{\ displaystyle \ mathrm {then} ~ T (A) = T (B) = T (C)}

{\ displaystyle \ mathrm {then} ~ T (A) = T (B) = T (C)}

unde Ret indică relația de echilibru termic și cu T temperatura corpurilor A , B și C.

Deși pare evident, acest principiu permite definirea temperaturii ca o cantitate capabilă să indice dacă două corpuri sunt în echilibru termic, fără a fi nevoie să se facă referire la definiția echilibrului termic, care ar necesita contactul termic direct al celor două corpuri și verificarea faptului că nu există trecere de energie (prin interacțiunea căldurii) între ele. De fapt, relația de echilibru termic există atunci când temperaturile corpurilor considerate sunt în relație de egalitate între ele. Este important să subliniem echivalența logică dintre relația de echilibru termic și egalitatea de temperatură, impusă de principiul însuși. Deci, ar putea fi scris mai complet:

A~R_{et}~C

{\ displaystyle A ~ R_ {et} ~ C}

{\ displaystyle A ~ R_ {et} ~ C}

\mathrm {e} ~B~R_{et}~C

{\ displaystyle \ mathrm {e} ~ B ~ R_ {et} ~ C}

{\ displaystyle \ mathrm {e} ~ B ~ R_ {et} ~ C}

\mathrm {se~e~solo~se} ~T(A)=T(B)=T(C)

{\ displaystyle \ mathrm {dacă ~ și ~ numai ~ dacă} ~ T (A) = T (B) = T (C)}

{\ displaystyle \ mathrm {dacă ~ și ~ numai ~ dacă} ~ T (A) = T (B) = T (C)}

cu condiția ca astfel de corpuri să fie în contact termic între ele.

Acest principiu este utilizat pentru a face o măsurare a temperaturii, dacă este înțeleasă ca o proprietate care determină dacă un corp este sau nu în echilibru termic cu alte corpuri. Două corpuri în echilibru termic între ele se află la aceeași temperatură. Deși conceptual este o ipoteză de bază, funcția sa a fost recunoscută după formularea și popularizarea primului și celui de-al doilea principiu al termodinamicii și, prin urmare, s-a decis să i se dea numele de „principiu zero”.

Pentru a înțelege semnificația contactului termic, imaginați-vă că aveți două corpuri așezate într-un container izolat, astfel încât să poată interacționa între ele, dar nu cu restul lumii. Dacă corpurile sunt la temperaturi diferite, schimbă energie între ele până se ajunge la echilibru. Energia schimbată între obiecte datorită diferenței de temperatură se numește căldură . Se presupune că cele două obiecte sunt în contact termic dacă poate fi schimbată căldură între ele. Echilibrul termic este situația în care doi corpuri în contact termic între ele încetează să mai aibă schimb de căldură. Conform celei de- a doua legi a termodinamicii , căldura curge de la cel mai fierbinte corp la cel cu temperatura cea mai scăzută, adică două corpuri tind spre echilibru termic într-un sistem izolat.

Notă

^ Guggenheim, EA (1949/1967). Termodinamica. Un tratament avansat pentru chimiști și fizicieni și chimiști , ediția a cincea, Olanda de Nord, Amsterdam, pagina 8.