ریاضیات

قوانین ترمودینامیک

مقاله اصلی: قوانین ترمودینامیک

نسخه رنگی مشروح موتور حرارتی اصلی 1824 کارنو که بدنه داغ (دیگ بخار)، بدنه کار (سیستم، بخار) و بدنه سرد (آب) را نشان می‌دهد، حروف بر اساس نقاط توقف در چرخه کارنو برچسب‌گذاری شده‌اند .

ترمودینامیک اصولاً مبتنی بر مجموعه ای از چهار قانون است که وقتی برای سیستم هایی اعمال می شود که در محدوده محدودیت های ذکر شده توسط هر یک قرار می گیرند، اعتبار جهانی دارند. در توصیفات نظری مختلف ترمودینامیک، این قوانین ممکن است به اشکال ظاهراً متفاوتی بیان شوند، اما برجسته‌ترین فرمول‌ها موارد زیر است.

قانون صفر

قانون صفر ترمودینامیک می گوید: اگر دو سیستم هر کدام با یک سوم در تعادل حرارتی باشند، با یکدیگر نیز در تعادل حرارتی هستند.

این عبارت نشان می دهد که تعادل حرارتی یک رابطه هم ارزی در مجموعه سیستم های ترمودینامیکی مورد بررسی است. گفته می شود که سیستم ها در حالت تعادل هستند اگر تبادلات تصادفی کوچک بین آنها (مثلاً حرکت براونی ) منجر به تغییر خالص انرژی نشود. این قانون به طور ضمنی در هر اندازه گیری دما فرض می شود. بنابراین، اگر کسی بخواهد تصمیم بگیرد که آیا دو جسم در یک دما هستند یا خیر، لازم نیست آنها را در تماس قرار داده و تغییرات خواص قابل مشاهده آنها را در زمان اندازه گیری کنیم. [26] قانون یک تعریف تجربی از دما، و توجیهی برای ساخت دماسنج های عملی ارائه می دهد.

قانون صفر در ابتدا به عنوان یک قانون جداگانه ترمودینامیک به رسمیت شناخته نشد، زیرا اساس آن در تعادل ترمودینامیکی در قوانین دیگر مستتر بود. قوانین اول، دوم و سوم قبلاً به صراحت بیان شده بود و قبل از درک اهمیت قانون صفر برای تعریف دما، مقبولیت مشترکی در جامعه فیزیک پیدا کرد. از آنجایی که شماره گذاری مجدد قوانین دیگر غیر عملی بود، قانون صفر نامگذاری شد .