Vad är termodynamikens zerotlag?

De termodynamikens noll lag säger att om två system båda är i termisk jämvikt med ett tredje system, så är de två första systemen också i termisk jämvikt med varandra.

Key Takeaways: Zeroth Law of Thermodynamics

Termodynamik är studien av förhållandet mellan värme, temperatur, arbete—Som utförs när a tvinga tillämpas på ett objekt får objektet att röra sig - och energi, som finns i många former och definieras som kapacitet att göra arbete. De fyra termodynamiklagar beskriv hur de grundläggande fysiska mängderna av temperatur, energi och entropi förändras i olika situationer.

Som ett exempel på termodynamik i aktion, om du placerar en vattenpanna på en uppvärmd spis kommer potten att värmas upp eftersom värme överförs till potten från kaminen. Detta får i sin tur molekylerna med vatten att studsa i potten. Den snabbare rörelsen av dessa molekyler observeras som varmare vatten.

Om kaminen inte hade varit het, hade den inte överfört någon termisk energi till potten; således kunde vattenmolekylerna inte ha börjat röra sig snabbare och vattenpannan skulle inte ha värmts upp.

Termodynamik kom fram på 19^th århundradet, när forskare byggde och förbättrade ångmotorer, som använder ånga för att flytta ett föremål som ett tåg.

Vanligtvis jämvikt hänvisar till ett balanserat tillstånd som inte förändras övergripande med tid. Detta betyder inte att ingenting händer; snarare att två influenser eller krafter balanserar varandra.

Tänk till exempel på en vikt som hänger från en sträng fäst vid taket. Först är de två i jämvikt med varandra och strängen bryts inte. Om mer vikt är fäst vid strängen, dras dock strängen nedåt och kan så småningom bryta eftersom de två inte längre är i jämvikt.

Termisk jämvikt hänvisar till situationen där två föremål som kan överföra värme till varandra stannar vid en konstant temperatur över tiden. Värme kan överföras på flera sätt, inklusive om föremålen är i kontakt med varandra eller om värme strålas från en källa som en lampa eller en sol. Två objekt är inte i termisk jämvikt om den totala temperaturen ändras med tiden, men de kan närma sig termisk jämvikt när det hetare objektet överför värme till den kallare.

Tänk till exempel på ett kallare föremål som rör vid ett hetare föremål - som is som har tappats i en varm kopp kaffe. Efter en tid kommer isen (senare vatten) och kaffet att nå en viss temperatur som ligger mellan isen och kaffet. Även om de två föremålen inte var i termisk jämvikt i början, de närma sig—Och når så småningom - termisk jämvikt, temperaturen mellan de varma och kalla temperaturerna.

De termodynamikens noll lag är en av de fyra lagarna för termodynamik, som säger att om två system är i termisk jämvikt med ett tredje system, så är de i termisk jämvikt med varandra. Såsom framgår av ovanstående avsnitt om termisk jämvikt kommer dessa tre objekt att närma sig samma temperatur.

Termodynamikens noll lag ses i många vardagliga situationer.

• De termometer kan vara det mest kända exemplet på noll lagen i handling. Till exempel, säg termostaten i ditt sovrum har 67 grader Fahrenheit. Detta betyder att termostaten är i termisk jämvikt med ditt sovrum. På grund av termodynamikens nolllag kan du dock anta att både rummet och andra föremål i rummet (säg en klocka som hänger i väggen) också är 67 grader Fahrenheit.
• Liknar exemplet ovan, om du tar ett glas isvatten och ett glas varmt vatten och placerar dem på köket bänkskivan i några timmar kommer de så småningom att uppnå termisk jämvikt med rummet, där alla tre når samma sak temperatur.
• Om du placerar ett paket med kött i frysen och lämnar det över natten antar du att köttet har nått samma temperatur som frysen och de andra artiklarna i frysen.