Qual è la legge di Zeroth della termodinamica?

Il legge zeroth della termodinamica afferma che se due sistemi sono entrambi in equilibrio termico con un terzo sistema, anche i primi due sistemi sono in equilibrio termico tra loro.

Key Takeaways: Legge Zeroth della Termodinamica

Termodinamica è lo studio della relazione tra calore, temperatura, opera—Che viene eseguito quando a vigore applicato a un oggetto fa muovere quell'oggetto — e energia, che si presenta in molte forme ed è definito come

Come esempio di termodinamica in azione, posizionare una pentola d'acqua su una stufa riscaldata causerà il riscaldamento della pentola perché il calore viene trasferito alla pentola dalla stufa. Questo a sua volta fa rimbalzare le molecole d'acqua nella pentola. Il movimento più veloce di queste molecole è osservato come acqua più calda.

Se la stufa non fosse stata calda, non avrebbe trasferito energia termica alla pentola; quindi, le molecole d'acqua non avrebbero potuto iniziare a muoversi più velocemente e il vaso d'acqua non si sarebbe riscaldato.

Termodinamica emerso nel 19^esimo secolo, quando gli scienziati stavano costruendo e migliorando le macchine a vapore, che usano il vapore per aiutare a spostare un oggetto come un treno.

Più in generale, equilibrio si riferisce a uno stato equilibrato che non cambia complessivamente col tempo. Ciò non significa che non stia succedendo nulla; piuttosto, che due influenze o forze si bilanciano a vicenda.

Considera, ad esempio, un peso appeso a una corda attaccata al soffitto. Inizialmente, i due sono in equilibrio tra loro e la corda non si rompe. Se alla corda è attaccato più peso, tuttavia, la corda verrà tirata verso il basso e potrebbe eventualmente rompersi poiché i due non sono più in equilibrio.

Equilibrio termale si riferisce alla situazione in cui due oggetti che possono trasferire calore l'uno all'altro rimangono a una temperatura costante nel tempo. Il calore può essere trasferito in diversi modi, incluso se gli oggetti sono in contatto tra loro o se il calore viene irradiato da una fonte come una lampada o un sole. Due oggetti non sono in equilibrio termico se la temperatura complessiva cambia con il tempo, ma possono avvicinarsi all'equilibrio termico quando l'oggetto più caldo trasferisce il calore a quello più freddo.

Considera, ad esempio, un oggetto più freddo che tocca un oggetto più caldo, come il ghiaccio che è stato lasciato cadere in una tazza di caffè caldo. Dopo un po 'di tempo, il ghiaccio (più tardi l'acqua) e il caffè raggiungeranno una certa temperatura che è tra quella del ghiaccio e del caffè. Sebbene all'inizio i due oggetti non fossero in equilibrio termico, essi approccio—E infine raggiungere — l'equilibrio termico, la temperatura tra le temperature calde e fredde.

Il legge zeroth della termodinamica è una delle quattro leggi della termodinamica, secondo cui se due sistemi sono in equilibrio termico con un terzo sistema, allora sono in equilibrio termico tra loro. Come visto dalla sezione precedente sull'equilibrio termico, questi tre oggetti si avvicineranno alla stessa temperatura.

La legge zeroth della termodinamica è vista in molte situazioni quotidiane.

• Il termometro potrebbe essere l'esempio più noto della legge zeroth in azione. Ad esempio, supponiamo che il termostato nella tua camera da letto sia di 67 gradi Fahrenheit. Ciò significa che il termostato è in equilibrio termico con la tua camera da letto. Tuttavia, a causa della legge zeroth della termodinamica, puoi presumere che sia la stanza che altri oggetti nella stanza (diciamo, un orologio appeso al muro) siano anche a 67 gradi Fahrenheit.
• Simile all'esempio sopra, se prendi un bicchiere di acqua ghiacciata e un bicchiere di acqua calda e li metti in cucina controsoffitto per alcune ore, alla fine raggiungeranno l'equilibrio termico con la stanza, con tutti e 3 che raggiungeranno lo stesso temperatura.
• Se metti un pacchetto di carne nel tuo congelatore e lo lasci durante la notte, supponi che la carne abbia raggiunto la stessa temperatura del congelatore e gli altri articoli nel congelatore.