UN Loi zéro de la thermodynamique est la loi qui a collaboré à la conceptualisation de la grandeur température et dans le développement des thermomètres, sur la base de ses études sur le bilan thermique entre différents corps.
A lire aussi: Qu'est-ce que la chaleur ?
Thèmes de cet article
- 1 - Que dit la loi zéro de la thermodynamique ?
- 2 - Quel est le but de la Loi Zéro de la Thermodynamique ?
- 3 - Loi zéro de la thermodynamique et des thermomètres
-
4 - Que sont les balances thermométriques ?
- → Leçon vidéo sur la conversion entre les échelles thermométriques
- 5 - Exercices résolus sur la loi zéro de la thermodynamique
O Que dit la loi zéro de la thermodynamique ?
La loi zéro de la thermodynamique est la loi qui sous-tend la Thermodynamique pour avoir contribué à la définition de la grandeur physique température, indispensable pour comprendre d'abord et les deuxièmes lois de la thermodynamique. Pour cette raison et parce que son développement a été plus tardif que les deux premières lois, il a été nommé Loi Zéro par le physicien Ralph H. Fowler (1889-1944).
Elle peut s'énoncer ainsi :
"Si deux corps A et B sont séparément en équilibre thermique avec un troisième corps, alors A et B sont en équilibre thermique l'un avec l'autre."
De cet énoncé de la loi zéro, il est possible de comprendre que, si deux corps ont la même température qu'un troisième corps, alors tout le monde aura la même température, étant alors en équilibre thermique, dans lequel il n'y a pas de flux de chaleur d'un corps à l'autre. autre.
A quoi sert la loi zéro de la thermodynamique ?
La loi zéro de la thermodynamique est importante car elle définit la quantité physique température, ce qui a permis la fabrication de thermomètres. On peut l'observer dans des situations qui font référence à l'équilibre thermique entre les corps, par exemple: lors du mélange d'eau à différentes températures, il y aura échange de chaleur jusqu'à ce que les eaux atteignent la même température, et en entrant dans une eau avec une température plus élevée ou plus froide, en peu de temps, le corps va s'habituer à la température due aux échanges de chaleur.
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Loi zéro de la thermodynamique et des thermomètres
La loi zéro de la thermodynamique a contribué au développement de thermomètres, qui sont des appareils servant à mesurer la température de tout corps, vivant ou non.
Il existe actuellement trois types de thermomètres qui varient dans leur constitution et leur fonctionnement :
analogues: composés de Mercure;
Numérique: formé par un composant électronique sur la pointe qui est sensible à la température ;
infrarouge numérique: formés de capteurs infrarouges, ils mesurent la température sans qu'il soit nécessaire de toucher les corps.
A lire aussi: Quelle est la différence entre la température et la chaleur ?
Que sont les balances thermométriques ?
Au balances thermométriquessont des représentations de températures dans différentes échelles, les plus utilisées étant les échelles Celsius, Fahrenheit et Kelvin. Nous avons ci-dessous une comparaison entre les valeurs de températures équivalentes dans ces échelles thermométriques :
Pour trouver l'équivalence de température sur différentes échelles thermométriques, les valeurs mesurées des températures dans le les points d'ébullition et de fusion de l'eau sont relevés et comparés à un troisième point dont on veut connaître le température. Pour ça, il étaitdéveloppé la formule d'égalité entre les différentes échelles thermométriques :
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(T_C\) est la température sur l'échelle Celsius, mesurée en \([°C]\)
\(T_F\) est la température sur l'échelle Fahrenheit, mesurée en \([°F ]\)
\(T_K\) est la température sur l'échelle Kelvin, mesurée en \([K]\)
→ Leçon vidéo sur la conversion entre les échelles thermométriques
Exercices résolus sur la loi zéro de la thermodynamique
question 1
(Apprenti marin) Trois thermomètres à mercure sont placés dans le même liquide et, atteignant l'équilibre thermique, le gradué sur l'échelle Celsius enregistre 45ºC. Les thermomètres gradués respectivement sur les échelles Kelvin et Fahrenheit doivent enregistrer quelles valeurs ?
a) 218 K et 113 °F
b) 318 K et 113 ºF
c) 318 K et 223 °F
d) 588 K et 313 ºF
e) 628 K et 423 °F
Résolution:
Variante B. Convertissons d'abord la température sur l'échelle Celsius en température sur l'échelle Kelvin en utilisant la formule qui les relie :
\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)
\(TC=TK-273\)
\(45=TK-273\)
\(TK=273+45\)
\(TK=318\ K\)
Ensuite, nous convertirons la température sur l'échelle Celsius en température sur l'échelle Fahrenheit, en utilisant la formule qui les relie :
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)
\(\frac{45}5=\frac{T_F-32}9\)
\(9=\frac{T_F-32}9\)
\(9\cdot9=TF-32\)
\(81=TF-32\)
\(TF=81+32\)
\(TF=113\ ℉\)
question 2
(UERJ) Considérons quatre objets A, B, C et D. On a observé que A et B sont en équilibre thermique l'un avec l'autre. Idem pour C et D. Cependant, A et C ne sont pas en équilibre thermique l'un avec l'autre. On peut conclure que :
a) B et D sont à la même température.
b) B et D peuvent être en équilibre thermique, mais ils peuvent aussi ne pas l'être.
c) B et D ne peuvent pas être à la même température.
d) La loi zéro de la thermodynamique ne s'applique pas dans ce cas, car il y a plus de trois objets.
e) A, B, C et D sont à la même température.
Résolution:
Variante C. Puisque les corps A et B sont en équilibre thermique, les corps C et D sont également en équilibre, mais les corps A et C ne le sont pas. en équilibre thermique, alors, selon la loi zéro de la thermodynamique, les corps B et D ne peuvent pas être en équilibre thermique.
De Pamella Raphaella Melo
Professeur de physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou universitaire? Regarder:
MELO, Paméla Raphaella. "Loi Zéro de la Thermodynamique"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-zero-da-termodinamica.htm. Consulté le 4 août 2023.
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