Wat is de nulwet van de thermodynamica?

De nulwet van de thermodynamica stelt dat als twee systemen beide in thermisch evenwicht zijn met een derde systeem, de eerste twee systemen zich ook in thermisch evenwicht met elkaar bevinden.

Belangrijkste afhaalrestaurants: Zeroth Law of Thermodynamics

De nulwet van de thermodynamica is een van de vier wetten van de thermodynamica, die stelt dat als twee systemen in thermisch evenwicht zijn met een derde systeem, ze in thermisch evenwicht met elkaar zijn.
Thermodynamica is de studie van de relatie tussen warmte, temperatuur, werk en energie.
Meest algemeen, evenwicht verwijst naar een evenwichtige toestand die niet in zijn geheel verandertmet tijd.
Thermisch evenwicht verwijst naar de situatie waarin twee objecten die warmte op elkaar kunnen overbrengen in de loop van de tijd op een constante temperatuur blijven.

Inzicht in de thermodynamica

Thermodynamica is de studie van de relatie tussen warmte, temperatuur, werk - die wordt uitgevoerd wanneer een kracht die op een object wordt uitgeoefend, ervoor zorgt dat dat object beweegt en energie, die in vele vormen voorkomt en wordt gedefinieerd als de capaciteit om werk te doen. De vier wetten van de thermodynamica beschrijven hoe de fundamentele fysieke hoeveelheden temperatuur, energie en entropie in verschillende situaties veranderen.

Als een voorbeeld van thermodynamica in actie, zal het plaatsen van een pot water op een verwarmde kachel ervoor zorgen dat de pot opwarmt omdat warmte van de kachel op de pot wordt overgedragen. Dit veroorzaakt op zijn beurt dat de moleculen water in de pot rondspringen. De snellere beweging van deze moleculen wordt waargenomen als heter water.

Als de kachel niet heet was geweest, zou deze geen thermische energie naar de pot hebben overgedragen; dus konden de watermoleculen niet sneller zijn gaan bewegen en zou de pot met water niet zijn opgewarmd.

Thermodynamica ontstond in de 19^th eeuw, toen wetenschappers stoommachines bouwden en verbeterden, die stoom gebruiken om een object zoals een trein te helpen verplaatsen.

Inzicht in evenwicht

Meest algemeen, evenwicht verwijst naar een evenwichtige toestand die niet verandert globaal met tijd. Dit betekent niet dat er niets gebeurt; eerder dat twee invloeden of krachten elkaar in evenwicht houden.

Overweeg bijvoorbeeld een gewicht dat aan een touw hangt dat aan het plafond is bevestigd. In eerste instantie zijn de twee in evenwicht met elkaar en breekt de string niet. Als er echter meer gewicht aan de string wordt bevestigd, wordt de string naar beneden getrokken en kan deze uiteindelijk breken omdat de twee niet langer in evenwicht zijn.

Thermisch evenwicht

Thermisch evenwicht verwijst naar de situatie waarin twee objecten die warmte op elkaar kunnen overbrengen in de loop van de tijd op een constante temperatuur blijven. Warmte kan op verschillende manieren worden overgedragen, bijvoorbeeld als de objecten met elkaar in contact staan of als warmte wordt uitgestraald door een bron zoals een lamp of een zon. Twee objecten bevinden zich niet in thermisch evenwicht als de algehele temperatuur met de tijd verandert, maar ze kunnen thermisch evenwicht naderen als het warmere object warmte overdraagt naar het koudere object.

Denk bijvoorbeeld aan een kouder object dat een heter objectachtig ijs aanraakt dat in een warme kop koffie is gevallen. Na enige tijd zullen het ijs (later water) en de koffie een bepaalde temperatuur bereiken die tussen die van het ijs en de koffie ligt. Hoewel de twee objecten in het begin niet in thermisch evenwicht waren, waren ze dat wel nadering-en uiteindelijk een thermisch evenwicht bereiken, de temperatuur tussen de warme en koude temperaturen.

Wat is de nulwet van de thermodynamica?

De nulwet van de thermodynamica is een van de vier wetten van de thermodynamica, die stelt dat als twee systemen in thermisch evenwicht zijn met een derde systeem, ze in thermisch evenwicht met elkaar zijn. Zoals te zien in de bovenstaande paragraaf over thermisch evenwicht, zullen deze drie objecten dezelfde temperatuur benaderen.

Toepassingen van de Zeroth Law of Thermodynamics

De nulwet van de thermodynamica wordt in veel dagelijkse situaties gezien.

De thermometer is misschien wel het bekendste voorbeeld van de nulde wet in actie. Stel bijvoorbeeld dat de thermostaat in je slaapkamer 67 graden Fahrenheit aangeeft. Dit betekent dat de thermostaat in thermisch evenwicht is met uw slaapkamer. Vanwege de nulde wet van de thermodynamica kun je er echter van uitgaan dat zowel de kamer als andere objecten in de kamer (bijvoorbeeld een klok die in de muur hangt) zich ook op 67 graden Fahrenheit bevinden.
Vergelijkbaar met het bovenstaande voorbeeld, als je een glas ijswater en een glas heet water neemt en ze een paar uur op het aanrecht in de keuken plaatst, zullen ze uiteindelijk thermisch evenwicht met de kamer bereiken, waarbij alle 3 dezelfde temperatuur bereiken.
Als u een pakje vlees in uw vriezer plaatst en het een nacht laat staan, gaat u ervan uit dat het vlees dezelfde temperatuur heeft bereikt als de vriezer en de andere items in de vriezer.

Wetenschap