Нулевой закон термодинамики гласит, что если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, то первые две системы также находятся в тепловом равновесии друг с другом.
Основные выводы: Нулевой закон термодинамики
- Нулевой закон термодинамики - это один 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 случае равновесие означает равновесное состояние, которое не изменяется в целом с течением времени.
- Тепловое равновесие относится к ситуации, когда два объекта, способные передавать друг другу тепло, остаются при постоянной температуре с течением времени.
Понимание термодинамики
Термодинамика - это изучение взаимосвязи между теплом, температурой, работой, которая совершается, когда сила, приложенная к объекту, заставляет этот объект двигаться, и энергией, которая существует в различных формах и определяется как способность совершать работу. Четыре закона термодинамики описывают, как фундаментальные физические величины - температура, энергия и энтропия - изменяются в различных ситуациях.
В качестве примера термодинамики в действии можно привести такой пример: если поставить кастрюлю с водой на нагретую плиту, то она будет нагреваться, поскольку тепло передается кастрюле от плиты. Это, в свою очередь, заставляет молекулы воды подпрыгивать в кастрюле. Более быстрое движение этих молекул наблюдается как более горячая вода.
Если бы плита не была горячей, она не передавала бы тепловую энергию кастрюле, поэтому молекулы воды не могли бы начать двигаться быстрее, и кастрюля с водой не нагрелась бы.
Термодинамика появилась в 19 веке, когда ученые строили и совершенствовали паровые двигатели, использующие пар для перемещения объекта, например, поезда.
Понимание равновесия
В общем случае равновесие означает сбалансированное состояние, которое не изменяется со временем. Это не означает, что ничего не происходит; скорее, два влияния или силы уравновешивают друг друга.
Рассмотрим, например, гирю, висящую на нити, прикрепленной к потолку. Сначала эти две силы находятся в равновесии друг с другом, и струна не рвется. Однако если к струне прикрепить еще больший груз, то струна будет тянуться вниз и в конце концов может порваться, так как они больше не находятся в равновесии.
Тепловое равновесие
Тепловое равновесие - это ситуация, когда два объекта, способные передавать друг другу тепло, остаются при постоянной температуре в течение долгого времени. Тепло может передаваться 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 их общая температура меняется со временем, но они могут приблизиться к тепловому равновесию, поскольку более горячий объект передает тепло более холодному.
Рассмотрим, например, соприкосновение более холодного объекта с более горячим - например, лед, опущенный в горячую чашку кофе. Через некоторое время лед (позже вода) и кофе достигнут определенной температуры, которая находится между температурой льда и кофе. Хотя вначале эти два объекта не находились в тепловом равновесии, они приближаются к тепловому равновесию - температуре между горячей и холодной температурами - и в конце концов достигают его.
Что такое нулевой закон термодинамики?
Нулевой закон термодинамики - это один 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 нулевого закона термодинамики
Нулевой закон термодинамики проявляется во многих повседневных ситуациях.
- Термометр может быть самым известным примером нулевого закона в действии. Допустим, термостат в вашей спальне показывает 67 градусов по Фаренгейту. Это означает, что термостат находится в тепловом равновесии с вашей спальней. Однако, в силу нулевого закона термодинамики, можно предположить, что и комната, и другие предметы в комнате (скажем, часы, висящие на стене) также находятся при температуре 67 градусов по Фаренгейту.
- По аналогии с приведенным выше примером, если взять стакан ледяной воды и стакан горячей воды и поставить их на кухонную столешницу на несколько часов, то в конце концов они достигнут теплового равновесия с комнатой, причем все три достигнут одинаковой температуры.
- Если вы положите пакет с мясом в морозильную камеру и оставите его на ночь, вы предполагаете, что мясо достигло той же температуры, что и морозильная камера и другие предметы в ней.
#физика #термодинамика