A Nulde wet van de thermodynamica is de wet die meewerkte aan de conceptualisering van grootheid temperatuur en bij de ontwikkeling van thermometers, gebaseerd op zijn studies over de thermische balans tussen verschillende instanties.
Lees ook: Wat is warmte?
O Wat zegt de nulde wet van de thermodynamica?
De nulde wet van de thermodynamica is de wet die ten grondslag ligt aan de Thermodynamica voor het bijdragen aan de definitie van de fysische grootheid temperatuur, die essentieel is om de Eerst en de tweede wet van de thermodynamica. Vanwege dit en omdat de ontwikkeling ervan later was dan de eerste twee wetten, werd het Law Zero genoemd door de natuurkundige Ralph H. Fowler (1889-1944).
Zij kan worden vermeld als:
"Als twee lichamen A en B afzonderlijk in thermisch evenwicht zijn met een derde lichaam, dan zijn A en B met elkaar in thermisch evenwicht."
Uit deze verklaring van de nulde wet is het mogelijk om te begrijpen dat als twee lichamen dezelfde temperatuur hebben als een derde lichaam, dan zal iedereen dezelfde temperatuur hebben en dan in thermisch evenwicht zijn, waarin er geen warmtestroom is van het ene lichaam naar het andere. ander.
Waar is de nulde wet van de thermodynamica voor?
De nulde wet van de thermodynamica is belangrijk omdat het definieert de fysieke hoeveelheid temperatuur, waardoor het mogelijk werd thermometers te vervaardigen. Het kan worden waargenomen in situaties die verwijzen naar het thermisch evenwicht tussen lichamen, bijvoorbeeld: bij het mengen van water bij verschillende temperaturen zal er warmte-uitwisseling plaatsvinden totdat de wateren dezelfde temperatuur bereiken, en bij het betreden van water met een hogere of koudere temperatuur, zal het lichaam in korte tijd aan de temperatuur wennen door de uitwisseling van warmte.
Nulde wet van de thermodynamica en thermometers
De nulde wet van de thermodynamica heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van thermometers, dit zijn apparaten die worden gebruikt om de temperatuur van elk lichaam te meten, levend of niet.
Er zijn momenteel drie soorten thermometers die verschillen in samenstelling en werking:
analogen: verbindingen van Kwik;
Digitaal: gevormd door een elektronische component op de tip die temperatuurgevoelig is;
infrarood digitaal: gevormd door infraroodsensoren, ze meten de temperatuur zonder de lichamen aan te raken.
Lees ook: Wat is het verschil tussen temperatuur en warmte?
Wat zijn thermometrische schalen?
Naar de Thermometrische schalenzijn representaties van temperaturen in verschillende schalen, de meest gebruikte zijn de schalen Celsius, Fahrenheit en Kelvin. We hebben hieronder een vergelijking tussen de waarden van equivalente temperaturen in deze thermometrische schalen:
Om de temperatuurequivalentie op verschillende thermometrische schalen te vinden, moeten de gemeten waarden van de temperaturen in de kook- en smeltpunten van water worden gemarkeerd en vergeleken met een derde punt waarvan men het wil weten temperatuur. Daarom, hij wasontwikkelde de formule van gelijkheid tussen de verschillende thermometrische schalen:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(T_C\) is de temperatuur op de schaal van Celsius, gemeten in \([°C]\)
\(T_F\) is de temperatuur op de Fahrenheit-schaal, gemeten in \([°F ]\)
\(T_K\) is de temperatuur op de schaal van Kelvin, gemeten in \([K]\)
→ Videoles over het omzetten tussen thermometrische schalen
Opgeloste oefeningen over de nulde wet van de thermodynamica
vraag 1
(Sailor's Apprentice) Drie kwikthermometers worden in dezelfde vloeistof geplaatst en bij het bereiken van thermisch evenwicht registreert de schaalverdeling op de Celsius-schaal 45ºC. Welke waarden moeten thermometers met een schaalverdeling in respectievelijk Kelvin en Fahrenheit registreren?
a) 218 K en 113 °F
b) 318 K en 113ºF
c) 318 K en 223 °F
d) 588 K en 313ºF
e) 628 K en 423 °F
Oplossing:
Alternatief B. Laten we eerst de temperatuur op de schaal van Celsius omrekenen naar de temperatuur op de schaal van Kelvin met behulp van de formule die ze met elkaar in verband brengt:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)
\(TC=TK-273\)
\(45=TK-273\)
\(TK=273+45\)
\(TK=318\ K\)
Vervolgens zullen we de temperatuur op de schaal van Celsius omzetten in de temperatuur op de schaal van Fahrenheit, met behulp van de formule die ze met elkaar in verband brengt:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)
\(\frac{45}5=\frac{T_F-32}9\)
\(9=\frac{T_F-32}9\)
\(9\cdot9=TF-32\)
\(81=TF-32\)
\(TF=81+32\)
\(TF=113\ ℉\)
vraag 2
(UERJ) Beschouw vier objecten A, B, C en D. Er werd waargenomen dat A en B in thermisch evenwicht met elkaar zijn. Idem voor C en D. A en C zijn echter niet in thermisch evenwicht met elkaar. Geconcludeerd kan worden dat:
a) B en D hebben dezelfde temperatuur.
b) B en D kunnen in thermisch evenwicht zijn, maar ook niet.
c) B en D kunnen niet dezelfde temperatuur hebben.
d) De nulde wet van de thermodynamica is in dit geval niet van toepassing, omdat er meer dan drie objecten zijn.
e) A, B, C en D hebben dezelfde temperatuur.
Oplossing:
Alternatief C. Omdat lichamen A en B in thermisch evenwicht zijn, zijn lichamen C en D ook in evenwicht, maar lichamen A en C niet. in thermisch evenwicht, dan kunnen lichamen B en D volgens de nulde wet van de thermodynamica niet in evenwicht zijn thermisch.
Door Pamella Raphaella Melo
Natuurkunde leraar
Bron: Braziliaanse school - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-zero-da-termodinamica.htm
