A Zerowa zasada termodynamiki jest prawem, które współpracowało w konceptualizacji wielkości temperatura oraz w rozwoju termometrów, w oparciu o jego badania nad bilans cieplny między różnymi ciałami.
Przeczytaj też: Co to jest ciepło?
O Co mówi zerowa zasada termodynamiki?
Zerowa zasada termodynamiki jest prawem leżącym u podstaw Termodynamika za wkład w zdefiniowanie wielkości fizycznej temperatury, która jest niezbędna do zrozumienia Pierwszy i drugie zasady termodynamiki. Z tego powodu i ponieważ jego rozwój nastąpił później niż pierwsze dwa prawa, został nazwany prawem zerowym przez fizyka Ralpha H. Fowlera (1889-1944).
Ona można określić jako:
„Jeżeli dwa ciała A i B są oddzielnie w równowadze termicznej z trzecim ciałem, to A i B są ze sobą w równowadze termicznej”.
Z tego stwierdzenia prawa zerowego można zrozumieć, że jeśli dwa ciała mają taką samą temperaturę jak trzecie ciało, to wszyscy będą mieli taką samą temperaturę, będąc wtedy w równowadze termicznej, w której nie ma przepływu ciepła z jednego ciała do drugiego. Inny.
Do czego służy zerowa zasada termodynamiki?
Zerowa zasada termodynamiki jest ważna, ponieważ definiuje wielkość fizyczna temperatura, co umożliwiło produkcję termometrów. Można to zaobserwować w sytuacjach, które odnoszą się do równowagi termicznej między ciałami, np.: podczas mieszania wody o różnych temperaturach nastąpi wymiana ciepła, aż wody osiągają tę samą temperaturę, a wchodząc do wody o wyższej lub zimniejszej temperaturze w krótkim czasie organizm przyzwyczaja się do temperatury na skutek wymiany ciepło.
Zerowa zasada termodynamiki i termometrów
Zerowa zasada termodynamiki przyczyniła się do powstania termometry, które są urządzeniami służącymi do pomiaru temperatury dowolnego ciała, żywego lub nie.
Obecnie istnieją trzy rodzaje termometrów, które różnią się budową i działaniem:
analogi: związki Rtęć;
Cyfrowy: utworzony przez element elektroniczny na końcówce, który jest wrażliwy na temperaturę;
cyfrowy na podczerwień: utworzone przez czujniki podczerwieni, mierzą temperaturę bez konieczności dotykania ciał.
Przeczytaj też: Jaka jest różnica między temperaturą a ciepłem?
Co to są wagi termometryczne?
Do skale termometrycznesą reprezentacjami temperatur w różnych skalach, z których najczęściej używane są skale Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina. Poniżej mamy porównanie wartości równoważnych temperatur w tych skalach termometrycznych:
Aby znaleźć równoważność temperatur w różnych skalach termometrycznych, zmierzone wartości temperatur w Punkty wrzenia i topnienia wody są zaznaczone i porównane z trzecim punktem, o którym chce się wiedzieć temperatura. Za to, on byłopracował wzór równości między różnymi skalami termometrycznymi:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(T_C\) to temperatura w skali Celsjusza, mierzona w \([°C]\)
\(T_F\) to temperatura w skali Fahrenheita, mierzona w \([°F]\)
\(T_K\) to temperatura w skali Kelvina, mierzona w \([K]\)
→ Lekcja wideo na temat konwersji między skalami termometrycznymi
Rozwiązane ćwiczenia z zerowej zasady termodynamiki
Pytanie 1
(Uczeń Marynarza) Trzy termometry rtęciowe umieszcza się w tej samej cieczy i osiągając równowagę termiczną, podziałka na skali Celsjusza rejestruje 45ºC. Jakie wartości powinny rejestrować termometry wyskalowane odpowiednio w skali Kelvina i Fahrenheita?
a) 218 K i 113°F
b) 318 K i 113°F
c) 318 K i 223°F
d) 588 K i 313°F
e) 628 K i 423 ° F
Rezolucja:
Alternatywa B. Najpierw przeliczmy temperaturę w skali Celsjusza na temperaturę w skali Kelvina, korzystając ze wzoru, który je łączy:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)
\(TC=TK-273\)
\(45=TK-273\)
\(TK=273+45\)
\(TK=318\ K\)
Następnie przeliczymy temperaturę w skali Celsjusza na temperaturę w skali Fahrenheita, korzystając ze wzoru, który je łączy:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)
\(\frac{45}5=\frac{T_F-32}9\)
\(9=\frac{T_F-32}9\)
\(9\cdot9=TF-32\)
\(81=TF-32\)
\(TF=81+32\)
\(TF=113\ ℉\)
pytanie 2
(UERJ) Rozważ cztery obiekty A, B, C i D. Zaobserwowano, że A i B są ze sobą w równowadze termicznej. To samo dla C i D. Jednak A i C nie są ze sobą w równowadze termicznej. Można stwierdzić, że:
a) B i D mają tę samą temperaturę.
b) B i D mogą być w równowadze termicznej, ale nie mogą też być.
c) B i D nie mogą mieć tej samej temperatury.
d) Zerowa zasada termodynamiki nie ma zastosowania w tym przypadku, ponieważ obiektów jest więcej niż trzy.
e) A, B, C i D mają tę samą temperaturę.
Rezolucja:
Alternatywa C. Ponieważ ciała A i B są w równowadze termicznej, ciała C i D również są w równowadze, ale ciała A i C nie. w równowadze termicznej, to zgodnie z zerową zasadą termodynamiki ciała B i D nie mogą być w równowadze termiczny.
Pamella Raphaella Melo
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-zero-da-termodinamica.htm
