Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik
Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Systeme im thermischen Gleichgewicht die gleiche Temperatur haben.
Lernziele
Identifizieren Sie die wichtigsten Implikationen des Nullten Hauptsatzes der Thermodynamik
Key Takeaways
Key Points
- Angenommen, A, B und C sind drei Systeme, wenn A und C im thermischen Gleichgewicht sind und A und B im thermischen Gleichgewicht sind, dann sind B und C im thermischen Gleichgewicht.
- Zwei Systeme befinden sich im thermischen Gleichgewicht, wenn sie Wärme untereinander übertragen könnten, aber nicht.
- Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik impliziert, dass die Temperatur eine messbare Größe ist.
Schlüsselbegriffe
- Thermisches Gleichgewicht: Zwei Systeme befinden sich im thermischen Gleichgewicht, wenn sie Wärme untereinander übertragen könnten, aber nicht.
- nulliger Hauptsatz der Thermodynamik: Sei A, B und C drei Systeme. Wenn A und C im thermischen Gleichgewicht sind und A und B im thermischen Gleichgewicht sind, dann sind B und C im thermischen Gleichgewicht.
Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik
Es gibt einige Möglichkeiten, den Nullten Hauptsatz der Thermodynamik anzugeben, aber der einfachste ist wie folgt: Systeme, die sich im thermischen Gleichgewicht befinden, existieren bei derselben Temperatur.
Systeme befinden sich im thermischen Gleichgewicht, wenn sie aufgrund anderer Faktoren keine Wärme übertragen, obwohl sie dazu in der Lage sind. Beispielsweise befinden sich Lebensmittel, die über Nacht im Kühlschrank waren, im thermischen Gleichgewicht mit der Luft im Kühlschrank: Wärme fließt nicht mehr von einer Quelle (dem Lebensmittel) zur anderen Quelle (der Luft) oder zurück.
Was der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik bedeutet, ist, dass die Temperatur etwas wert ist, gemessen zu werden, weil sie anzeigt, ob sich Wärme zwischen Objekten bewegt. Dies gilt unabhängig davon, wie die Objekte interagieren. Selbst wenn sich zwei Objekte nicht berühren, kann immer noch Wärme zwischen ihnen fließen, z. B. durch Strahlung (z. B. von einer Wärmelampe). Nach dem Nullten Hauptsatz der Thermodynamik findet jedoch kein Wärmefluss statt, wenn sich die Systeme im thermischen Gleichgewicht befinden.
Es gibt formellere Möglichkeiten, den Nullten Hauptsatz der Thermodynamik anzugeben, der üblicherweise wie folgt angegeben wird:
Seien A, B und C drei Systeme. Wenn A und C im thermischen Gleichgewicht sind und A und B im thermischen Gleichgewicht sind, dann sind B und C im thermischen Gleichgewicht.
Diese Aussage wird symbolisch in dargestellt. Die Temperatur wird nicht explizit erwähnt, aber es wird impliziert, dass die Temperatur existiert. Die Temperatur ist die Größe, die für alle Systeme im thermischen Gleichgewicht immer gleich ist.
Nulliges Gesetz der Thermodynamik: Der Doppelpfeil stellt das thermische Gleichgewicht zwischen Systemen dar. Wenn die Systeme A und C im Gleichgewicht sind und die Systeme A und B im Gleichgewicht sind, sind die Systeme B und C im Gleichgewicht. Die Systeme A, B und C haben die gleiche Temperatur.