Termodinamikaren zero legea

Termodinamikaren zero legeak ezartzen du bi sistema termodinamiko, bakoitza bere aldetik, oreka termikoan badaude hirugarren batekin, orduan bien artean ere oreka termikoan daudela. Beraz, sistemen arteko oreka termikoa iragate-erlazioa da.

Bi sistema oreka termikoan daudela esaten da baldin beroarekiko soilik iragazkorra den horma batekin lotuta badaude eta ez badira denborarekin aldatzen.

Lege hau garrantzitsua da termodinamikaren formulazio matematikoarentzat. Izan ere, oreka termikoaren erlazioa baliokidetasun-erlazioa dela baieztatzea beharrezkoa da tenperaturaren definizio matematikoa egiteko.

 Zerogarren legea baliokidetasun-erlazio gisa 
Sistema termodinamiko bat, definizioz, barne-oreka termodinamikoko egoeran dago, hau da, ez dago aldaketarik denboran eta ez da fluxurik gertatzen.

Termodinamikaren zero legearen baieztapen zehatz bat hurrengoa da: oreka termikoaren erlazioa baliokidetasun-erlazioa da sistema termodinamikoan. Hau da, sistemen multzo batean, bakoitza bere aldetik barne-oreka termodinamikoan, azpimultzoetan bana daiteke non sistema bakoitza oreka termodinamikoan dagoen azpimultzoko beste osagaiekin, eta ez dagoen oreka termodinamikoan beste azpimultzoko edozein osagairekin.

Sistema termodinamiko bat barne-oreka termikoan dagoela zehazten bada, orduan zero legea honela adieraz daiteke:Baldin C gorputza oreka termikoan badago A eta B gorputzekin, orduan A eta B gorputzak ere oreka termikoan daude elkarrekin.Adierazpen honek baieztatzen du oreka termikoa sistema termodinamikoen arteko ezker-euklidear erlazioa dela. Horrez gain, edozein sistema termodinamiko barne-oreka termikoan dagoela definitzen badugu, orduan oreka termodinamikoa erlazio bihurkaria da. Erlazio euklidear eta bihurkari diren erlazio bitarrak baliokidetasun-erlazioak dira. Ondorioz, zerogarren legea askotan eskuin-euklidear erlazio gisa adierazten da:Bi sistema oreka termikoan badaude hirugarren batekin, orduan ellkarrekin ere oreka termikoan daude.Baliokidetasun-erlazio baten ondorio bat oreka-erlazioa simetrikoa izatea da: A oreka termikoan badago B-rekin, orduan B oreka termikoan dago Arekin. Beraz, esan dezakegu bi sistema oreka termikoan daudela elkarrekin, edo bata bestearekiko oreka termikoan daudela. Baliokidetasun-erlazioa izatearen beste ondorio bat oreka termikoa erlazio iragankorra izatea da, era honetan adieraz daitekeena: A oreka termikoan badago Brekin eta B oreka termikoan badago Crekin, orduan A oreka termikoan dago Crekin.Erlazioa bihurkaria eta iragankorra izateak ez du bermatzen baliokidetasun-erlazioa izatea. Horretarako, inplizituki onartu behar dira bai iragankortasuna baita simetria ere.

Erlazio euklidearrak dira termometrian zuzenean aplikatzen direnak. Termometro ideala neurtzen ari den sistemaren egoera era neurgarrian aldaketarik eragiten ez duena da. Demagun termometro ideal baten irakurketa aldaezina "etiketatze" sistema onargarria dela sistema termodinamiko orekatuen multzo baten baliokidetasun motentzako. Orduan, termometro batek irakurketa berdina ematen badu bi sistementzat, sistema hauek oreka termikoan daude, eta termikoki konektatzen baditugu, ez da aldaketarik egongo euren egoeran. Irakurketak desberdinak badira, bi sistemak termikoki konektatzean bien egoerak aldatuko dira termometroak bi sistemetan irakurketa berdina egiten duen arte. Zerogarren legeak ez du informaziorik ematen azken baieztapen honi dagokionez.

 Tenperaturaren oinarria 

Termodinamikaren zero legeak oreka termikoa zehazten du baliokidetasun-erlazio gisa. Multzo baten baliokidetasun-erlazio batek multzo hori azpimultzoetan banatzen du, non multzoaren edozein osagai azpimultzo bakarraren osagai bat den. Zerogarren legeari dagokionez, azpimultzo hauek elkarrekin orekan dauden sistemak dira. Banaketa honi esker, azpimultzo baten edozein osagai "etiketa" daiteke modu baztertzailean bere azpimultzoa zein den adieraziz. Etiketatzea hautazkoa izan daitekeen arren, tenperaturaren etiketatze prozesuak zenbaki errealak erabiltzen ditu. Termodinamikaren zero legeak justifikatzen du sistema termodinamiko egokiak termometro gisa erabiltzea etiketatze hau egiteko, eta termodinamikaren bigarren legearen erabilera justifikatzen du tenperatura eskala absolutua edo termodinamikoa emateko. Eskala hauek, tenperaturaren kontzeptuari jarraitutasun eta antolatze propietateak ematen dizkio, "hotz" eta "bero" adibidez.

Parametro termodinamikoei dagokienez, tenperatura konstanteko eremuek gainazal bat osatzen dute, beraz, tenperaturaren funtzio global bat eraiki daiteke egoeren antolakuntza jarraitua lortzeko. Tenperatura konstanteko gainazal baten dimentsioa parametro termodinamikoen kantitatearen bat gutxiago da, hau da, hiru parametro termodinamikoekin (P, V eta N) deskribatutako gas ideal batentzat, gainazal bidimentsionala izango da.

Adibidez, gas idealen bi sistema orekan badaude, orduan  non Pi i sistemaren presioa den, Vi bolumena eta Ni gas kantitatea (moletan edo atomo kopuruan).

 gainazalak tenperatura termodinamiko berdineko gainazalak adierazten ditu.  gisa definituz eta T tenperatura izanik, R konstante bat izango litzateke. Beraz, sistema hauek, "gas idealen termometroak" deritzenak, termometro gisa erabili daitezke beste sistemak kalibratzeko.

Beroa modu desberdinetan transmititu daiteke, Sommerfeld-en irizpenean adierazten den bezala: "Termodinamikak beroa lan bilakatzeko baldintzak aztertzen ditu. Tenperatura beroaren lan balio gisa identifikatzen erakusten digu. Balio handiagoko beroa lan gehiago egiteko gai da. Lana tenperatura infinituki altuko berotzat har daiteke, hau da, gustiz eskuragarri dagoen berotzat". Horregatik tenperatura da zerogarren legearen adierazpenaren aldagai partikularra.

 Historia 
Arnold Sommerfeld-ren arabera, Ralph H. Fowler-ek asmatu zuen "termodinamikaren zero legea" titulua, Saha eta Srivastava-ren 1935eko testuari buruz eztabaidatzean. Lehenengo orrialdean idatzi zuten: "edozein kantitate fisiko numerikoki neurgarria izan behar da". Tenperatura kantitate fisikotzat hartzen dute eta hurrengo adierazpena ondorioztatzen dute: "A gorputza B eta C gorputzekin oreka termikoan baldin badago, orduan B eta C gorputzak oreka termikoan daude elkarrekin". Ondoren, letra etzanez idazten dute "beroaren aplikazioarekin aldatzen den A gorputzaren edozein propietate fisiko erabil daiteke tenperaturaren neurketarako". Beraz, ez dute "termodinamikaren zero legea" terminoa aipatzen. Ideia fisiko hauen hainbat adierazpen daude testu honen aurretik, baina "termodinamikaren zero legea" terminoa erabili zuen lehenengo zientzialaria Fowler izan zen, Edward A. Guggenheim egilekidearekin batera, hau idatzi zuten: ...hurrengo postulatua aurkeztuko dugu: bi muntaia oreka termikoan baldin badaude hirugarren muntaia batekin, orduan elkarrekin ere oreka termikoan egongo dira."hainbat muntaiaren oreka termikoaren baldintza, horien egoera termodinamikoen balio bakarreko berdintza zehatza da, t tenperatura deritzona, muntaia horietako edozein "termometro" gisa erabilita eskala egokian. "Tenperaturaren existentzia"-ren postulatu hau "termodinamikaren zero legea" terminoarekin definitu litzateke". Fowler eta Guggenheim-en adierazpena muntaia mekaniko estatistikoei dagokio konkretuki, ez esplizituki sistema makroskopiko termodinamikoei.

 Erreferentziak 

 Bibliografia osagarria 
 Atkins, Peter (2007). Four Laws That Drive the Universe. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-923236-9.

 Ikus, gainera 
 Termodinamika
 Termodinamikaren lehenengo legea
 Termodinamikaren bigarren legea
 Termodinamikaren hirugarren legea
 Tenperatura

 Kanpo estekak 
 hiru.com Beroa eta tenperatura.

Kategoria:Ingeniaritza
Kategoria:Termodinamika
Kategoria:Termodinamikaren legeak