Ničelni zakon termodinamike: kaj pravi, vaje

A Ničelni zakon termodinamike je zakon, ki je sodeloval pri konceptualizaciji veličine temperaturo in pri razvoju termometrov, ki temelji na njegovih študijah o toplotno ravnotežje med različnimi telesi.

Preberite tudi: Kaj je toplota?

O Kaj pravi ničelni zakon termodinamike?

Ničelni zakon termodinamike je zakon, ki je podlaga za Termodinamika za prispevek k definiciji fizikalne količine temperature, ki je bistvena za razumevanje prvi in drugi zakoni termodinamike. Zaradi tega in ker je bil njegov razvoj pozneje kot prva dva zakona, ga je fizik Ralph H poimenoval Zakon nič. Fowler (1889-1944).

Ona lahko navedemo kot:

"Če sta dve telesi A in B ločeno v toplotnem ravnovesju s tretjim telesom, potem sta A in B med seboj v toplotnem ravnovesju."

Iz te izjave ničelnega zakona je mogoče razumeti, da imata dve telesi enako temperaturo kot tretje telo, potem bodo vsi imeli enako temperaturo, potem pa bodo v toplotnem ravnovesju, v katerem ni pretoka toplote iz enega telesa v drugo. drugo.

Čemu je namenjen ničelni zakon termodinamike?

Ničelni zakon termodinamike je pomemben, ker opredeljuje fizikalna količina temperaturo, kar je omogočilo izdelavo termometrov. Opazimo ga lahko v situacijah, ki se nanašajo na toplotno ravnovesje med telesi, na primer: pri mešanju vode pri različnih temperaturah bo prišlo do izmenjave toplote, dokler vode dosežejo enako temperaturo, pri vstopu v vodo z višjo ali hladnejšo temperaturo pa se telo v kratkem času navadi na temperaturo zaradi izmenjav toplota.

Ničelni zakon termodinamike in termometri

Ničelni zakon termodinamike je prispeval k razvoju termometri, ki so naprave za merjenje temperature katerega koli telesa, živega ali ne.

Različni formati in modeli termometrov.
Različni formati in modeli termometrov.

Trenutno obstajajo tri vrste termometrov, ki se razlikujejo po sestavi in ​​delovanju:

  • analogi: spojine iz Merkur;

  • Digitalno: tvori ga elektronska komponenta na konici, ki je občutljiva na temperaturo;

  • infrardeči digitalni: tvorijo jih infrardeči senzorji, merijo temperaturo, ne da bi se morali dotikati teles.

Preberite tudi: Kakšna je razlika med temperaturo in toploto?

Kaj so termometrične lestvice?

Za termometrične lestviceso predstavitve temperatur v različnih lestvicah, pri čemer so najpogosteje uporabljene lestvice Celzija, Fahrenheita in Kelvina. Spodaj imamo primerjavo med vrednostmi ekvivalentnih temperatur v teh termometričnih lestvicah:

 Primerjava med Kelvinovo, Celzijevo in Fahrenheitovo termometrično lestvico.
 Primerjava med Kelvinovo, Celzijevo in Fahrenheitovo termometrično lestvico.

Da bi našli temperaturno enakovrednost na različnih termometričnih lestvicah, izmerjene vrednosti temperatur v vrelišča in tališča vode so označena in primerjana s tretjo točko, ki jo želimo vedeti temperatura. Za to, bil jerazvili formulo enakosti med različnimi termometričnimi lestvicami:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)

  • \(T_C\) je temperatura na Celzijevi lestvici, merjena v \([°C]\)

  • \(T_F\) je temperatura na Fahrenheitovi lestvici, merjena v \([°F ]\)

  • \(T_K\) je temperatura na Kelvinovi lestvici, merjena v \([K]\)

Video lekcija o pretvorbi med termometričnimi lestvicami

Rešene vaje o ničelnem zakonu termodinamike

Vprašanje 1

(Pomorščakov vajenec) Tri živosrebrne termometre postavimo v isto tekočino in, ko dosežemo toplotno ravnovesje, merilnik na Celzijevi lestvici zabeleži 45ºC. Katere vrednosti bi morali beležiti termometri, razdeljeni na Kelvinovo oziroma Fahrenheitovo lestvico?

a) 218 ​​K in 113 °F

b) 318 K in 113 °F

c) 318 K in 223 °F

d) 588 K in 313 °F

e) 628 K in 423 °F

Resolucija:

Alternativa B. Najprej pretvorimo temperaturo v Celzijevi lestvici v temperaturo v Kelvinovi lestvici z uporabo formule, ki ju povezuje:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)

\(TC=TK-273\)

\(45=TK-273\)

\(TK=273+45\)

\(TK=318\ K\)

Nato bomo temperaturo v Celzijevi lestvici pretvorili v temperaturo v Fahrenheitovi lestvici z uporabo formule, ki ju povezuje:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)

\(\frac{45}5=\frac{T_F-32}9\)

\(9=\frac{T_F-32}9\)

\(9\cdot9=TF-32\)

\(81=TF-32\)

\(TF=81+32\)

\(TF=113\ ℉\)

vprašanje 2

(UERJ) Razmislite o štirih objektih A, B, C in D. Ugotovljeno je bilo, da sta A in B med seboj v toplotnem ravnovesju. Enako za C in D. Vendar A in C med seboj nista v toplotnem ravnovesju. Lahko sklepamo, da:

a) B in D imata isto temperaturo.

b) B in D sta lahko v toplotnem ravnovesju, lahko pa tudi ne.

c) B in D ne moreta biti pri isti temperaturi.

d) Ničelni zakon termodinamike v tem primeru ne velja, ker gre za več kot tri objekte.

e) A, B, C in D imajo enako temperaturo.

Resolucija:

Alternativa C. Ker sta telesi A in B v toplotnem ravnotežju, sta v ravnotežju tudi telesi C in D, telesi A in C pa ne. v termičnem ravnovesju, potem po ničelnem zakonu termodinamike telesi B in D ne moreta biti v ravnovesju termični.

Avtor: Pamella Raphaella Melo
Učiteljica fizike

Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-zero-da-termodinamica.htm

Območje enakostraničnega trikotnika

Območje enakostraničnega trikotnika

Trikotnik velja za najpreprostejši mnogokotnik v geometriji ravnine in najpomembnejši, ob upoštev...

read more
Trikotnik. Pogoj obstoja trikotnika

Trikotnik. Pogoj obstoja trikotnika

trikotnik gre za geometrijsko figuro, ki jo tvorijo tri ravne črte, ki se srečajo dve za dve in n...

read more
Loki z več kot enim zavojem

Loki z več kot enim zavojem

Ugotovimo, da popoln obrat trigonometričnega kroga ustreza 360º ali 2π rad, v skladu z naslednjo ...

read more