Zerowa zasada termodynamiki to ta, która dotyczy warunków dla dwóch ciał (A i B) do uzyskania bilans cieplny z trzecim ciałem (C).
Termometr (korpus A) w kontakcie ze szklanką wody (korpus B) oraz termometr w kontakcie z naczyniem zawierającym wodę i lód (korpus C) uzyskują tę samą temperaturę.
Jeśli A jest w równowadze termicznej z B i jeśli A jest w równowadze termicznej z C, to B jest w równowadze termicznej z C. Dzieje się tak, mimo że B i C nie są w kontakcie.
Tak się dzieje, gdy zetkniemy dwa ciała o różnych temperaturach. Ciepło to energia przekazywana z ciała o najwyższej temperaturze do ciała o najniższej temperaturze.
Wyobraźmy sobie filiżankę gorącej kawy. Spieszysz się, aby go wziąć, a potem musisz ostygnąć, aby się nie poparzyć. Więc dodaj mleko do kawy.
Temperatura kawy (T1) jest wyższa niż temperatura mleka (T2), czyli T1 > T2.
Ale teraz mamy kawę z mlekiem, której temperaturę ze względu na kontakt T1 oraz T2, po pewnym czasie daje T3, co oznacza, że osiągnął bilans cieplny. Więc musimy T1 > T3 > T2.
Na temperaturę ma wpływ rodzaj materiału, z którego jest wykonany. Innymi słowy, temperatura zależy od przewodność cieplna, większe lub mniejsze na różnych materiałach.
Termometry zostały wynalezione, aby poprawnie mierzyć temperaturę, w końcu percepcja sensoryczna nie była skuteczna.
Istnieją trzy skale temperatur: Celsjusza (°C), Kelvina (K) i Fahrenheita (°F). Dowiedz się więcej na Wagi termometryczne.
Należy zauważyć, że zerowa zasada termodynamiki została postulowana po pierwszych zasadach termodynamiki, Pierwsza zasada termodynamiki i Druga zasada termodynamiki.
To dlatego, że było konieczne dla zrozumienia tych praw, otrzymała nazwę, która je poprzedzała.
Przeczytaj też: Termodynamika i Wzory fizyki.
Rozwiązane ćwiczenia
1. (UNICAMP) Skuteczna izolacja termiczna to ciągłe wyzwanie, któremu trzeba sprostać, aby człowiek mógł żyć w ekstremalnych warunkach temperaturowych.
W tym celu niezbędne jest pełne zrozumienie mechanizmów wymiany ciepła. W każdej z opisanych poniżej sytuacji należy rozpoznać proces wymiany ciepła.
JA. Półki lodówki domowej to wydrążone kratki, ułatwiające przepływ energii cieplnej do zamrażarki przez […]
II. Jedynym procesem wymiany ciepła, który może zachodzić w próżni, jest […].
II. W termosie między podwójnymi ściankami szkła utrzymywana jest próżnia, aby zapobiec wydostawaniu się lub wchodzeniu ciepła przez [….].
W celu prawidłowego wypełnienia luk procesami wymiany ciepła są:
a) przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.
b) przewodnictwo, promieniowanie i konwekcja.
c) konwekcja, przewodzenie i promieniowanie.
d) konwekcja, promieniowanie i przewodzenie.
Alternatywa d: konwekcja, promieniowanie i przewodzenie.
2. (VUNESP-UNESP) Dwie identyczne szklane kubki, w równowadze termicznej z temperaturą pokojową, przechowywano jeden w drugim, jak pokazano na rysunku.
Jedna osoba, próbując ich oderwać, nie powiodła się. Aby je rozdzielić, postanowił wykorzystać swoją wiedzę z zakresu fizyki cieplnej w praktyce.
Zgodnie z fizyką cieplną jedyną procedurą, która może je rozdzielić, jest:
a) zanurzyć kubek B w termicznie zrównoważonej wodzie z kostkami lodu i napełnić kubek A wodą o temperaturze pokojowej.
b) wlej gorącą wodę (powyżej temperatury pokojowej) do kubka A.
c) zanurz kubek B w lodowatej wodzie (poniżej temperatury pokojowej) i pozostaw kubek A bez płynu.
d) napełnić kubek A gorącą wodą (powyżej temperatury pokojowej) i zanurzyć kubek B w wodzie z lodem (poniżej temperatury pokojowej).
e) napełnić kubek A zimną wodą (poniżej temperatury pokojowej) i zanurzyć kubek B w gorącej wodzie (o temperaturze wyższej niż temperatura pokojowa).
Alternatywa e: napełnić kubek A wodą z lodem (poniżej temperatury pokojowej) i zanurzyć kubek B w gorącej wodzie (o temperaturze wyższej niż temperatura pokojowa).
Zobacz też: Ćwiczenia z termodynamiki
