Нулевой закон термодинамики утверждает , что если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, то первые две системы также находятся в тепловом равновесии друг с другом.
Нулевой и первый законы термодинамики
- Нулевой закон термодинамики является одним из четырех законов термодинамики, который гласит , что если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, то они находятся в тепловом равновесии друг с другом.
- Термодинамика - это изучение взаимосвязи между теплом, температурой, работой и энергией.
- В общем, равновесие относится к сбалансированному состоянию, которое не изменяется в целом со временем.
- Термическое равновесие относится к ситуации, когда два объекта, которые могут передавать тепло друг другу, остаются с постоянной температурой во времени.
Основы термодинамики
Термодинамика - это исследование взаимосвязи между теплом, температурой, работой, которая выполняется, когда сила, приложенная к объекту, вызывает его перемещение, и энергией, которая проявляется во многих формах и определяется как способность выполнять работу. Четыре закона термодинамики описывают, как фундаментальные физические величины температуры, энергии и энтропии изменяются в различных ситуациях.
В качестве примера термодинамики в действии, размещение кастрюли с водой на нагретой печи приведет к нагреву кастрюли, поскольку тепло передается из печи в кастрюлю. Это, в свою очередь, приводит к отскакиванию молекул воды в кастрюле. Более быстрое движение этих молекул наблюдается в виде более горячей воды.
Если бы печь не была горячей, она не передавала бы никакой тепловой энергии в кастрюлю; таким образом, молекулы воды не могли бы начать двигаться быстрее и кастрюля с водой не нагрелась бы.
Термодинамика возникла в 19 веке, когда ученые строили и совершенствовали паровые двигатели, которые использовали пар для перемещения таких объектов, как поезд.
Понимание равновесия
В целом, равновесие относится к состоянию равновесия, которое со временем не меняется в целом. Это не означает, что ничего не происходит; скорее, что два влияния или силы уравновешивают друг друга.
Рассмотрим, например, вес, висящий на веревке, прикрепленной к потолку. Сначала они находятся в равновесии друг с другом и струна не разрывается. Однако, если к струне прикрепить больший вес, она будет тянута вниз и может разорваться, так как оба больше не находятся в равновесии.
Тепловое равновесие
Термическое равновесие относится к ситуации, когда два объекта, которые могут передавать друг другу тепло, остаются при постоянной температуре с течением времени. Передача тепла может осуществляться несколькими способами, в том числе при контакте объектов друг с другом или при излучении тепла от источника, например, лампы или солнца. Два объекта не находятся в тепловом равновесии, если общая температура изменяется со временем, но они могут приблизиться к тепловому равновесию, поскольку более горячий объект передает тепло более холодному.
Рассмотрим, например, более холодный предмет, прикасающийся к более горячему предмету - льду, который был брошен в горячую чашку кофе. Через некоторое время лед (позже вода) и кофе нагреваются до определенной температуры, находящейся между температурой льда и кофе. Хотя вначале эти два объекта не находились в тепловом равновесии, но затем они приближаются и в конечном итоге достигают теплового равновесия, т.е. температуры между температурой горячего и холодного воздуха.
Что такое нулевский закон термодинамики?
Нулевой закон термодинамики является одним из четырех законов термодинамики, который гласит, что если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, то они находятся в тепловом равновесии друг с другом. Как видно из приведенного выше раздела о тепловом равновесии, эти три объекта будут приближаться к одной и той же температуре.
Применение термодинамики по закону нуля
Применение термодинамики по закону нуля. Нулевой закон термодинамики прослеживается во многих повседневных ситуациях.
Термометр может быть самым известным примером действия закона нуля. Например, скажем, термостат в вашей спальне показывает температуру 67 градусов по Фаренгейту. Это означает, что термостат находится в тепловом равновесии с вашей спальней. Однако, из-за нулевого закона термодинамики, можно предположить, что и комната, и другие объекты в комнате (скажем, часы, висящие в стене) также находятся при 67 градусах Фаренгейта.
Как и в предыдущем примере, если взять стакан ледяной воды и стакан горячей воды и поместить их на кухонную столешницу на несколько часов, они в конечном итоге достигнут теплового равновесия с комнатой, при этом все 3 достигнут одинаковой температуры.
Если вы помещаете пакет мяса в морозильник и оставляете его на ночь, вы предполагаете, что мясо достигло температуры, равной температуре в морозильнике и других предметов в морозильнике.