Kas ir termodinamikas nulles likums?

Nalinratana Phiyanalinmat / EyeEm / Getty Images.

The termodinamikas nulles likums nosaka, ka, ja divas sistēmas ir termiskā līdzsvarā ar trešo sistēmu, tad pirmās divas sistēmas ir arī termiskā līdzsvarā viena ar otru.

Galvenās atziņas: termodinamikas nulles likums

• The termodinamikas nulles likums ir viens no četriem termodinamikas likumiem, kas nosaka, ja divas sistēmas atrodas termiskā līdzsvarā ar trešo sistēmu, tad tās ir termiskā līdzsvarā viena ar otru.
Termodinamikair pētījums par saistību starp siltumu, temperatūru, darbu un enerģiju.
• Vispārīgi, līdzsvars attiecas uz līdzsvarotu stāvokli, kas kopumā nemainās ar laiku.
Termiskais līdzsvarsattiecas uz situāciju, kad divi objekti, kas var nodot siltumu viens otram, laika gaitā paliek nemainīgā temperatūrā.

Izpratne par termodinamiku

Termodinamika ir pētījums par saistību starp siltumu un temperatūru, strādāt — kas tiek veikts, kad a spēku uzlikts objektam, tas izraisa tā pārvietošanos — un enerģiju , kas ir pieejams dažādos veidos un tiek definēts kā jaudu darīt darbu. Četri termodinamikas likumi aprakstiet, kā dažādās situācijās mainās temperatūras, enerģijas un entropijas fundamentālie fizikālie lielumi.

Kā piemērs termodinamikai darbībā, uzliekot ūdens katlu uz uzkarsētas plīts, katls uzkarsīs, jo siltums tiek nodots uz katlu no plīts. Tas savukārt liek ūdens molekulām lēkāt katlā. Šo molekulu ātrāka kustība tiek novērota kā karstāks ūdens.

Ja plīts nebūtu bijusi karsta, tā nebūtu pārnesusi uz katlu nekādu siltumenerģiju; tādējādi ūdens molekulas nevarētu sākt kustēties ātrāk un ūdens pods nebūtu uzkarsis.

Termodinamikaparādījās 19^thgadsimtā, kad zinātnieki būvēja un uzlaboja tvaika dzinējus, kas izmanto tvaiku, lai palīdzētu pārvietot objektu, piemēram, vilcienu.

Izpratne par līdzsvaru

Vispārīgi, līdzsvars attiecas uz līdzsvarotu stāvokli, kas nemainās kopumā ar laiku. Tas nenozīmē, ka nekas nenotiek; drīzāk, ka divas ietekmes vai spēki līdzsvaro viens otru.

Apsveriet, piemēram, svaru, kas karājas pie griestiem piestiprinātas auklas. Sākumā abi ir līdzsvarā viens ar otru, un stīga nepārtrūkst. Tomēr, ja auklai tiek piestiprināts lielāks svars, aukla tiks vilkta uz leju un galu galā var salūzt, jo abas vairs nav līdzsvarā.

Termiskais līdzsvars

Termiskais līdzsvars attiecas uz situāciju, kad divi objekti, kas var nodot siltumu viens otram, laika gaitā paliek nemainīgā temperatūrā. Siltumu var pārnest vairākos veidos, tostarp, ja objekti saskaras viens ar otru vai ja siltums tiek izstarots no avota, piemēram, lampas vai saules. Divi objekti neatrodas termiskā līdzsvarā, ja kopējā temperatūra laika gaitā mainās, bet tie var tuvoties termiskajam līdzsvaram, jo ​​karstāks objekts nodod siltumu aukstākajam.

Apsveriet, piemēram, aukstāku priekšmetu, kas pieskaras karstākam objektam, piemēram, ledus, kas ir iekritis karstā kafijas tasē. Pēc kāda laika ledus (vēlāk ūdens) un kafija sasniegs noteiktu temperatūru, kas ir starp ledus un kafijas temperatūru. Lai gan sākumā abi objekti nebija termiskā līdzsvarā, tie pieeja un galu galā sasniedz termisko līdzsvaru, temperatūru starp karsto un auksto temperatūru.

Kas ir termodinamikas nulles likums?

The termodinamikas nulles likums ir viens no četriem termodinamikas likumiem, kas nosaka, ja divas sistēmas atrodas termiskā līdzsvarā ar trešo sistēmu, tad tās ir termiskā līdzsvarā viena ar otru. Kā redzams no iepriekšējās sadaļas par termisko līdzsvaru, šie trīs objekti tuvosies vienai un tai pašai temperatūrai.

Nulles termodinamikas likuma pielietojumi

Nulles termodinamikas likums ir redzams daudzās ikdienas situācijās.

• The termometrs var būt vispazīstamākais nulles likuma piemērs darbībā. Piemēram, pieņemsim, ka jūsu guļamistabas termostats rāda 67 grādus pēc Fārenheita. Tas nozīmē, ka termostats ir termiskā līdzsvarā ar jūsu guļamistabu. Tomēr, ņemot vērā termodinamikas nulles likumu, varat pieņemt, ka gan telpā, gan citos telpā esošajos objektos (teiksim, pulkstenī, kas karājas sienā) temperatūra ir arī 67 grādi pēc Fārenheita.
• Līdzīgi kā iepriekš minētajā piemērā, ja paņemat glāzi ledus ūdens un glāzi karsta ūdens un novietojat tos uz virtuves galda uz dažām stundām, tie galu galā sasniegs termisko līdzsvaru ar telpu, un visi 3 sasniegs vienādu temperatūru.
• Ja ievietojat gaļas iepakojumu savā saldētavā un atstājat to uz nakti, jūs pieņemat, ka gaļa ir sasniegusi tādu pašu temperatūru kā saldētava un citi priekšmeti saldētavā.