Kaj je ničelni zakon termodinamike?

Nalinratana Phiyanalinmat / EyeEm / Getty Images.

The ničelni zakon termodinamike pravi, da če sta oba sistema v toplotnem ravnovesju s tretjim sistemom, potem sta tudi prva dva sistema v toplotnem ravnovesju drug z drugim.

Ključni zaključki: ničelni zakon termodinamike

• The ničelni zakon termodinamike je eden od štirih zakonov termodinamike, ki pravi, da če sta dva sistema v toplotnem ravnovesju s tretjim sistemom, potem sta v toplotnem ravnovesju drug z drugim.
Termodinamikaje preučevanje odnosa med toploto, temperaturo, delom in energijo.
• Na splošno, ravnovesje se nanaša na uravnoteženo stanje, ki se na splošno ne spremeni s časom.
Toplotno ravnovesjese nanaša na situacijo, ko dva predmeta, ki lahko drug drugemu prenašata toploto, skozi čas ostaneta pri konstantni temperaturi.

Razumevanje termodinamike

Termodinamika preučuje razmerje med toploto, temperaturo, delo — ki se izvede, ko a sila uporabljeno za predmet povzroči, da se predmet premakne – in energija , ki je na voljo v številnih oblikah in je opredeljen kot zmogljivost opravljati delo. Štiri zakoni termodinamike opišejo, kako se osnovne fizikalne količine temperature, energije in entropije spreminjajo v različnih situacijah.

Kot primer termodinamike v akciji, če postavite lonec z vodo na segret štedilnik, se bo lonec segrel, ker toplota se prenaša v lonec s štedilnika. To pa povzroči, da molekule vode poskakujejo po loncu. Hitrejše gibanje teh molekul opazimo kot bolj vročo vodo.

Če štedilnik ne bi bil vroč, ne bi prenesel toplotne energije v lonec; tako se molekule vode ne bi mogle začeti premikati hitreje in lonec z vodo se ne bi segrel.

Termodinamikase je pojavil v 19^thstoletju, ko so znanstveniki gradili in izboljševali parne stroje, ki uporabljajo paro za premikanje predmeta, kot je vlak.

Razumevanje ravnotežja

Na splošno, ravnovesje se nanaša na uravnoteženo stanje, ki se ne spreminja na splošno s časom. To ne pomeni, da se nič ne dogaja; bolje rečeno, da se dva vpliva ali sile uravnotežita.

Razmislite na primer o uteži, ki visi na vrvici, pritrjeni na strop. Sprva sta oba v medsebojnem ravnovesju in vrvica se ne pretrga. Če je na vrvico pritrjena večja teža, bo vrvico potegnilo navzdol in se lahko sčasoma zlomi, ker nista več v ravnotežju.

Toplotno ravnotežje

Toplotno ravnovesje se nanaša na situacijo, ko dva predmeta, ki lahko drug drugemu prenašata toploto, skozi čas ostaneta pri konstantni temperaturi. Toplota se lahko prenaša na več načinov, tudi če so predmeti v stiku drug z drugim ali če toploto oddaja vir, kot sta svetilka ali sonce. Dva predmeta nista v toplotnem ravnovesju, če se skupna temperatura spreminja s časom, lahko pa se približata toplotnemu ravnotežju, ko bolj vroč predmet prenaša toploto na hladnejšega.

Vzemite na primer hladnejši predmet, ki se dotika bolj vročega predmeta – kot je led, ki ste ga vrgli v vročo skodelico kave. Čez nekaj časa bosta led (kasneje voda) in kava dosegla določeno temperaturo, ki je vmes med temperaturo ledu in kave. Čeprav oba objekta na začetku nista bila v toplotnem ravnovesju, sta pristop in sčasoma dosežejo toplotno ravnovesje, temperaturo med vročo in hladno temperaturo.

Kaj je ničelni zakon termodinamike?

The ničelni zakon termodinamike je eden od štirih zakonov termodinamike, ki pravi, da če sta dva sistema v toplotnem ravnovesju s tretjim sistemom, potem sta v toplotnem ravnovesju drug z drugim. Kot je razvidno iz zgornjega razdelka o toplotnem ravnovesju, se bodo ti trije predmeti približali isti temperaturi.

Uporaba ničelnega zakona termodinamike

Ničelni zakon termodinamike je viden v številnih vsakdanjih situacijah.

• The termometer morda najbolj znan primer delovanja ničelnega zakona. Recimo, da termostat v vaši spalnici kaže 67 stopinj Fahrenheita. To pomeni, da je termostat v toplotnem ravnovesju z vašo spalnico. Vendar pa lahko zaradi ničelnega zakona termodinamike domnevate, da so tako soba kot drugi predmeti v sobi (recimo ura, ki visi na steni) tudi pri 67 stopinjah Fahrenheita.
• Podobno kot v zgornjem primeru, če vzamete kozarec ledene vode in kozarec vroče vode in ju za nekaj ur postavite na kuhinjski pult, bosta sčasoma dosegla toplotno ravnovesje s prostorom, pri čemer bodo vsi trije dosegli enako temperaturo.
• Če postavite paket mesa v zamrzovalnik in ga pustite čez noč, predvidevate, da je meso doseglo enako temperaturo kot zamrzovalnik in drugi predmeti v zamrzovalniku.