Нулевое начало термодинамики

При нагревании воды температура в различных участках емкости может быть различной. И говорить о температуре воды в сосуде неправильно до тех пор, пока температура в сосуде не выровняется, то есть система не перейдет в состояние теплового равновесия. Хотя мы знаем, что в разных местах водоема температура воды может отличаться, например, на дне и поверхности открытого летнего бассейна.

Если взять два различных тела, имеющих разную температуру, то при отсутствии контакта между собой и другими телами они будут сохранять свою температуру. Однако если их привести в контакт, то тепло от более теплого тела будет переходить к более холодному до тех пор, пока температура между ними не выровняется. Между ними возникнет тепловое равновесие.

При тепловом равновесии макроскопические параметры термодинамической системы: объем V, давление P, и температура T не изменяются с течением времени.

Рассуждая аналогичным способом можно утверждать, что если две системы (1 и 2) находятся в состоянии теплового равновесия с третьей системой, то системы 2 и 1 также находятся в состоянии теплового равновесия между собой. Это утверждение представляет собой нулевое начало термодинамики. Приведем следующий пример, иллюстрирующий первое начало термодинамики. Чайные ложки, расположены в двух разных стаканах, соприкасающихся друг с другом. Причем они, как и вода в стаканах, нагреты до разных температур. Сами ложки, как видно на рис.6.8, не соприкасаются между собой. Несмотря на это, через какое-то время температура чайных ложек выровняется.

Рис.6.8. К объяснению нулевого начала термодинамики.

Другими словами, н улевое начало термодинамики можно сформулировать так: любая замкнутая система рано или поздно приходит в состояние теплового равновесия, из которого самостоятельно выйти не может. Все тела при одной и той же температуре воздуха примут одно и то же значение температуры. Вывести из этого состояния можно, изменив внешним воздействием температуру одного из них. Самостоятельно, без внешнего воздействия, температура системы не изменится.

Этот постулат назван нулевым началом термодинамики, поскольку первое и второе начала термодинамики уже были открыты, а его логично поставить впереди них. Исходя из нулевого начала термодинамики, приобретает смысл понятие температуры как свойства системы – будет ли она и при каких условиях находиться в состоянии теплового равновесия с другими системами и в каких случаях температуры разных систем можно считать одинаковыми.

Дата добавления: 2014-01-06