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热力学第零定律

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热力学第零定律

如何理解热力学第零定律,定义了温度?

热力学第零定律定义:如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡,则两个系统彼此必然处于热平衡。

如下图:温度定义:表征物体的冷热程度 ,是描述系统热状况的参数 。

温度是物体冷热程度的标志,其实质是分子的热运动。

在具体定义温度高低的时候,是人为定义的。

比如在摄氏温标中,定义冰水混合物的温度为0摄氏度,沸水的温度为100摄氏度。

温度与第零定律的联系从上面两种表述,说第零定律定义了温度,应该是不太准确的。

第零定律仅仅说的是热平衡的传递性,就像数学上的A=B,B=C,则A=C。

当然,通常来讲,热平衡时,两物体温度相等。

从这个角度说,也仅能说明A和C两物体的温度相等,并没有说具体的数值。

如有不对,欢迎指正。

我们先打一个比方。

比方说,今天是星期四,但是假如我要跟一个不知道什么是「星期几」的人解释清楚到底什么是星期几,我可能会想到说,七天之后的那一天和七天之前的那一天跟今天在「星期」这个操作下等价。

一旦引入了这个等价关系,那么我就得到了所有在「星期」这个操作下与今天等价的日子。

从星期几这个例子里,我们可以看到,为了给「星期四」一个定义,我利用到了一种「等价关系」,透过等价关系,我们就可以对事物进行分类,也可以对事物进行定义。

在刚刚的这个例子里,等价关系是通过「七天前、七天后与今天等价」建立起来的。

热力学第零定律也是一个关于等价关系的基本定律,它是这样说的:如果两个热力学系统分别与第三个热力学系统处于热平衡,则它们彼此也必定处于热平衡。

对比一下关于星期几的例子里我们的说法:七天之后的那一天和七天之前的那一天跟今天在「星期」这个操作下等价。

相信你已经发现了这两个说法的相似之处。

这两个定义都是通过「等价」关系来进行定义的。

在温度的例子里,有了温度相同的定义,那么所有的物体,不管是热源、物体、生物体、还是宇宙空间……只要它们达到了「热平衡」,我们就将它们的温度视为相同,在这样的意义下,温度这个量也就被定义出来了。

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