视频




热力学第零定律(英语:Zeroth Law of Thermodynamics),又称热平衡定律,是热力学的四条基本定律之一,是一个关于互相接触的物体在热平衡时的描述,以及为温度提供理论基础。最常用的定律表述是:

“若两个热力学系统均与第三个系统处于热平衡状态,此两个系统也必互相处于热平衡。”



一个热平衡系统的宏观物理性质(压强、温度、体积等)都不会随时间而改变。一杯放在餐桌上的热咖啡,由于咖啡正在冷却,所以这杯咖啡与外界环境并非处于平衡状态。当咖啡不再降温时,它的温度就相当于室温,并且与外界环境处于平衡状态。

两个互相处于平衡状态的系统会满足以下条件:

两者各自处于平衡状态;

两者在可以交换热量的情况下,仍然保持平衡状态。进而推广之,如果能够肯定两个系统在可以交换热量的情况下物理性质也不会发生变化时,即使不容许两个系统交换热量,也可以肯定互为平衡状态。

因此,热平衡是热力学系统之间的一种关系。数学上,第零定律表示这是一种等价关系。(技术上,需要同时包括系统自己亦都处于热平衡。)



热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据,其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如下:

1.可以通过使两个体系相接触,并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到热平衡。

2.当外界条件不发生变化时,已经达成热平衡状态的体系,其内部的温度是均匀分布的,并具有确定不变的温度值。

3.一切互为平衡的体系具有相同的温度,所以一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示,也可以通过第三个体系的温度来表示。



章节测验