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「豈有此理·物理卷」熱力學(xué)第零定律是什么鬼?

熱力學(xué)定律!

大家學(xué)過物理的都了解到,什么什么定律都是從一開始算起的,比如牛頓第一定律,開普利三大定律等,甚至生活中用到編號的時候也都是從1開始,考試座位編號也從1開始,數(shù)學(xué)上用到從0開始編號的也很少,其中目前我接觸到的是:中學(xué)數(shù)學(xué)里概率分布一塊內(nèi)容時,要用到隨機數(shù)選樣本時才用到,但是作為貫穿物理、化學(xué)、生物、材料等多學(xué)科的熱力學(xué)咋冒出來一個第零定律呢?


要了解熱力學(xué)第零定律,先來學(xué)學(xué)熱力學(xué)第一、二、三三個定律吧。

熱力學(xué)第一定律:一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(如果一個系統(tǒng)與環(huán)境孤立,那么它的內(nèi)能將不會發(fā)生變化。)其實就是能量守恒定律。

熱力學(xué)第二定律:有幾種表述方式:

克勞修斯表述:熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體;

開爾文-普朗克表述:不可能從單一熱源吸取熱量,并將這熱量完全變?yōu)楣Γ划a(chǎn)生其他影響。

熵表述:隨時間進行,一個孤立體系中的熵不會減小。

熱力學(xué)第三定律:絕對零度時,所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零。 或者絕對零度(T=0K即-273.15℃)不可達到。

這就是著名的熱力學(xué)三個定律,但是討論熱力學(xué),怎么可以沒有溫度這個熱力學(xué)最直觀的物理學(xué)參數(shù)呢?

所以就有了規(guī)定溫度的一個定律:如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)均與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡,那么它們也必定處于熱平衡 。也就是說熱平衡是傳遞的。熱力學(xué)系統(tǒng)平衡,那么他們的溫度就相等,所以這個定律定義了溫度。

顯然這個定律相對更加重要,但是發(fā)現(xiàn)的又比較晚,所以只能叫它熱力學(xué)第零定律,其實如果它發(fā)現(xiàn)的早的話,說不定它就是第一定律,但是物理學(xué)上已經(jīng)這樣規(guī)定了。重要的總要排在前面的,所以這就是熱力學(xué)第零定律的重要性。

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