Hva er nullloven for termodynamikk?

Nalinratana Phiyanalinmat / EyeEm / Getty Images.

De termodynamikkens nullte lov sier at hvis to systemer begge er i termisk likevekt med et tredje system, så er de to første systemene også i termisk likevekt med hverandre.

Viktige ting: Null lov om termodynamikk

• De termodynamikkens nullte lov er en av termodynamikkens fire lover, som sier at hvis to systemer er i termisk likevekt med et tredje system, så er de i termisk likevekt med hverandre.
Termodynamikker studiet av forholdet mellom varme, temperatur, arbeid og energi.
• Mest generelt, likevekt refererer til en balansert tilstand som ikke endres totalt med tiden.
Termisk likevektrefererer til situasjonen der to objekter som kan overføre varme til hverandre holder seg på en konstant temperatur over tid.

Forstå termodynamikk

Termodynamikk er studiet av forholdet mellom varme, temperatur, arbeid -som utføres når en makt brukt på et objekt får det objektet til å bevege seg—og energi , som kommer i mange former og er definert som kapasitet å gjøre arbeid. De fire termodynamikkens lover beskrive hvordan de grunnleggende fysiske mengder temperatur, energi og entropi endres i ulike situasjoner.

Som et eksempel på termodynamikk i aksjon, vil det å plassere en gryte med vann på en oppvarmet komfyr føre til at gryten varmes opp fordi varme overføres til gryten fra komfyren. Dette får igjen vannmolekylene til å sprette rundt i potten. Den raskere bevegelsen til disse molekylene observeres som varmere vann.

Hvis ovnen ikke hadde vært varm, ville den ikke ha overført noen termisk energi til gryten; dermed kunne ikke vannmolekylene ha begynt å bevege seg raskere og potten med vann ville ikke ha blitt varmet opp.

Termodynamikkdukket opp i det 19^thårhundre, da forskere bygde og forbedret dampmaskiner, som bruker damp for å hjelpe til med å flytte et objekt som et tog.

Forstå likevekt

Mest generelt, likevekt refererer til en balansert tilstand som ikke endres alt i alt med tiden. Dette betyr ikke at ingenting skjer; snarere at to påvirkninger eller krefter balanserer hverandre ut.

Tenk for eksempel på en vekt som henger fra en snor som er festet til taket. Til å begynne med er de to i likevekt med hverandre og strengen ryker ikke. Hvis mer vekt er festet til strengen, vil imidlertid strengen trekkes nedover og kan til slutt ryke ettersom de to ikke lenger er i likevekt.

Termisk likevekt

Termisk likevekt refererer til situasjonen der to objekter som kan overføre varme til hverandre holder seg på en konstant temperatur over tid. Varme kan overføres på flere måter, inkludert hvis gjenstandene er i kontakt med hverandre eller hvis varme utstråles fra en kilde som en lampe eller en sol. To objekter er ikke i termisk likevekt hvis den totale temperaturen endres med tiden, men de kan nærme seg termisk likevekt ettersom den varmere gjenstanden overfører varme til den kaldere.

Tenk for eksempel på en kaldere gjenstand som berører en varmere gjenstand – som is som har blitt falt ned i en varm kopp kaffe. Etter en tid vil isen (senere vann) og kaffen nå en viss temperatur som ligger mellom isen og kaffen. Selv om de to objektene ikke var i termisk likevekt i begynnelsen, var de nærme seg — og til slutt nå — termisk likevekt, temperaturen mellom varme og kalde temperaturer.

Hva er nullloven for termodynamikk?

De termodynamikkens nullte lov er en av termodynamikkens fire lover, som sier at hvis to systemer er i termisk likevekt med et tredje system, så er de i termisk likevekt med hverandre. Som sett fra avsnittet ovenfor om termisk likevekt, vil disse tre objektene nærme seg samme temperatur.

Anvendelser av nullloven for termodynamikk

Termodynamikkens nullte lov sees i mange dagligdagse situasjoner.

• De termometer kan være det mest kjente eksemplet på den nullte loven i aksjon. Si for eksempel at termostaten på soverommet ditt viser 67 grader Fahrenheit. Dette betyr at termostaten er i termisk likevekt med soverommet ditt. På grunn av termodynamikkens nullte lov kan du imidlertid anta at både rommet og andre objekter i rommet (f.eks. en klokke som henger i veggen) også er på 67 grader Fahrenheit.
• I likhet med eksemplet ovenfor, hvis du tar et glass isvann og et glass varmt vann og plasserer dem på kjøkkenbenken i noen timer, vil de til slutt nå termisk likevekt med rommet, og alle 3 når samme temperatur.
• Hvis du legger en pakke kjøtt i fryseren og lar den stå over natten, antar du at kjøttet har nådd samme temperatur som fryseren og de andre varene i fryseren.