Čo je nulový zákon termodynamiky?

Nalinratana Phiyanalinmat / EyeEm / Getty Images.

The nultý zákon termodynamiky uvádza, že ak sú oba systémy v tepelnej rovnováhe s tretím systémom, potom prvé dva systémy sú tiež navzájom v tepelnej rovnováhe.

Kľúčové poznatky: Nultý zákon termodynamiky

• The nultý zákon termodynamiky je jeden zo štyroch zákonov termodynamiky, ktorý hovorí, že ak sú dva systémy v tepelnej rovnováhe s tretím systémom, potom sú v tepelnej rovnováhe navzájom.
Termodynamikaje štúdium vzťahu medzi teplom, teplotou, prácou a energiou.
• Vo všeobecnosti platí, rovnováha označuje vyrovnaný stav, ktorý sa celkovo nemení s časom.
Tepelná rovnováhaoznačuje situáciu, keď dva objekty, ktoré si môžu navzájom odovzdávať teplo, zostávajú v priebehu času na konštantnej teplote.

Pochopenie termodynamiky

Termodynamika je štúdium vzťahu medzi teplom, teplotou, práca – ktorá sa vykonáva, keď a sila aplikovaný na objekt spôsobí, že sa tento objekt bude pohybovať – a energie , ktorý má mnoho podôb a je definovaný ako kapacita robiť prácu. Štvorka zákony termodynamiky opísať, ako sa menia základné fyzikálne veličiny teploty, energie a entropie v rôznych situáciách.

Ako príklad termodynamiky v akcii, položenie hrnca s vodou na vyhrievaný sporák spôsobí, že sa hrniec zohreje, pretože teplo sa prenáša do hrnca zo sporáka. To zase spôsobí, že molekuly vody poskakujú v hrnci. Rýchlejší pohyb týchto molekúl je pozorovaný ako teplejšia voda.

Ak by sporák nebol horúci, nepreniesol by do hrnca žiadnu tepelnú energiu; takže molekuly vody sa nemohli začať pohybovať rýchlejšie a nádoba s vodou by sa nezohrievala.

Termodynamikasa objavil v 19^thstoročia, keď vedci stavali a zdokonaľovali parné stroje, ktoré využívajú paru na pomoc pri pohybe objektu, akým je napríklad vlak.

Pochopenie rovnováhy

Vo všeobecnosti platí, rovnováha označuje rovnovážny stav, ktorý sa nemení celkovo s časom. To neznamená, že sa nič nedeje; skôr to, že dva vplyvy alebo sily sa navzájom vyrovnávajú.

Predstavte si napríklad závažie visiace na šnúrke pripevnenej k stropu. Najprv sú tieto dva vo vzájomnej rovnováhe a struna sa nepretrhne. Ak je však na strunu pripojená väčšia záťaž, struna bude ťahaná smerom nadol a môže sa nakoniec zlomiť, pretože už nie sú v rovnováhe.

Tepelná rovnováha

Tepelná rovnováha označuje situáciu, keď dva objekty, ktoré si môžu navzájom odovzdávať teplo, zostávajú v priebehu času na konštantnej teplote. Teplo sa môže prenášať niekoľkými spôsobmi, a to aj vtedy, ak sú predmety vo vzájomnom kontakte alebo ak teplo vyžaruje zdroj, ako je lampa alebo slnko. Dva objekty nie sú v tepelnej rovnováhe, ak sa celková teplota mení s časom, ale môžu sa priblížiť k tepelnej rovnováhe, keď teplejší objekt odovzdáva teplo chladnejšiemu.

Uvažujme napríklad o tom, že sa chladnejší predmet dotkne teplejšieho predmetu – napríklad ľad, ktorý padol do horúcej šálky kávy. Po určitom čase ľad (neskôr voda) a káva dosiahnu určitú teplotu, ktorá je medzi teplotou ľadu a kávy. Hoci tieto dva objekty neboli na začiatku v tepelnej rovnováhe, boli prístup — a nakoniec dosiahnuť — tepelnú rovnováhu, teplotu medzi horúcou a nízkou teplotou.

Čo je nulový zákon termodynamiky?

The nultý zákon termodynamiky je jeden zo štyroch zákonov termodynamiky, ktorý hovorí, že ak sú dva systémy v tepelnej rovnováhe s tretím systémom, potom sú v tepelnej rovnováhe navzájom. Ako je vidieť z vyššie uvedenej časti o tepelnej rovnováhe, tieto tri objekty sa priblížia k rovnakej teplote.

Aplikácie nultého zákona termodynamiky

Nultý zákon termodynamiky je viditeľný v mnohých každodenných situáciách.

• The teplomer môže byť najznámejším príkladom nultého zákona v praxi. Povedzme napríklad, že termostat vo vašej spálni zobrazuje 67 stupňov Fahrenheita. To znamená, že termostat je v tepelnej rovnováhe s vašou spálňou. Avšak kvôli nultému zákonu termodynamiky môžete predpokladať, že miestnosť aj ostatné predmety v miestnosti (povedzme hodiny visiace na stene) majú tiež teplotu 67 stupňov Fahrenheita.
• Podobne ako vo vyššie uvedenom príklade, ak vezmete pohár ľadovej vody a pohár horúcej vody a položíte ich na kuchynskú dosku na niekoľko hodín, nakoniec dosiahnu tepelnú rovnováhu s miestnosťou, pričom všetky 3 dosiahnu rovnakú teplotu.
• Ak do mrazničky vložíte balík mäsa a necháte ho cez noc, predpokladáte, že mäso dosiahlo rovnakú teplotu ako mraznička a ostatné položky v mrazničke.