二、热力学第零定律

    在日常生活中,大家常用自己的触觉去判断物体的冷和热,冷的物体大家说它的温度低,热的物体大家说它的温度高。但是,大家的感觉范围是有限的,并且通过触觉去判断物体的温度高低常会得出错误的结论。因此,大家必须对温度的概念赋予客观的科学的意义。

    当原先各自都处于一定平衡态的两个系统A和B相互接触时,它们之间若发生热量的传递,大家就称这两个系统发生了热接触。实验证明,A与B发生热接触后, 各自原先所处的平衡态都遭到了破坏。经过一定时间后,这两个系统的状态不再变化,并达到一个共同的稳定状态,即新的平衡态。这时大家就说,这两个系统彼此处于热平衡。

    将上述概念应用到三个系统。取三个系统A、B和C, 使系统A和B同时与系统C发生热接触,而系统A和系统B彼此隔绝。经过一定时间后,系统A与系统C达到了热平衡,同时系统B与系统C也达到了热平衡。这时若使系统A与系统B发生热接触,实验表明,这两个系统的状态都不会发生任何变化。这说明系统A与系统B已经达到了热平衡。

    将上述事实概括为, 如果系统A和系统B同时与第三个系统C处于热平衡,则AB之间也必定处于热平衡。这个规律称为热力学第零定律。

    温度的宏观意义便是在热力学第零定律的基础上建立起来的。温度是决定一个系统是否与其他系统处于热平衡的宏观标志,彼此处于热平衡的所有系统,必定具有相同的温度。反之,如果一个系统与其他系统未达到热平衡,它们必定具有不同的温度。

    温度不同的两个物体,通过热接触可以达到热平衡;处于热平衡的物体,都具有相同的温度。这两点正是大家利用温度计测量物体温度的理论依据。大家可以选择一个特定系统作为温度计,让它与待测系统进行热接触,经过一定时间它们达到了热平衡,这时温度计上所显示的温度就是待测系统的温度。

       
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