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Ley cero de la termodinámica

1930
  • Ralph H. Fowler
Laboratorio de termodinámica con varios termómetros y equipos de calibración.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Esta ley establece el concepto de equilibrio térmico. Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema independiente, están en equilibrio térmico entre sí. Esta propiedad transitiva permite la definición formal de la temperatura como función de estado y proporciona una base racional para la construcción de termómetros y escalas universales de temperatura.

La Ley Cero de la Termodinámica es fundamental, pero se formuló mucho después de que la primera y la segunda leyes fueran ampliamente aceptadas, de ahí su inusual numeración. Antes de su formulación formal, la temperatura era un concepto intuitivo, pero la ley proporcionó una base matemática y física rigurosa. Define la temperatura como una propiedad intensiva que es igual cuando dos sistemas están en equilibrio térmico. Esto significa que si el sistema A está en equilibrio con el sistema C, y el sistema B también está en equilibrio con el sistema C, entonces A y B están en equilibrio entre sí. El sistema C puede considerarse como un termómetro.

Esta ley es crucial porque valida el uso del termómetro como herramienta fiable para medir la temperatura de cualquier otro sistema. Sin ella, no habría garantía de que dos objetos con la misma lectura en un termómetro estuvieran realmente a la misma temperatura. La novedad de la Ley Cero no residió en descubrir un nuevo fenómeno físico, sino en reconocer y formalizar un principio que ya se utilizaba implícitamente. Elevó la temperatura de una mera medida comparativa a una variable de estado definida con precisión, allanando el camino para las formulaciones matemáticas de las demás leyes de la termodinámica.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Termodinámica, física estadística y materia condensada

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • invención del termoscopio por Galileo Galilei
  • Desarrollo de escalas de temperatura estandarizadas en Fahrenheit, Celsius y Kelvin
  • Conceptos tempranos del calor y la calorimetría
  • Teorías sobre la naturaleza del calor, incluida la teoría calórica

Aplicaciones

  • termómetros (de mercurio, de alcohol, digitales)
  • termostatos para sistemas HVAC
  • calibración de sensores de temperatura científicos e industriales
  • meteorología para mediciones meteorológicas consistentes
  • control de procesos en ingeniería química

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Termómetros nanométricos autocalibrables para mediciones intracelulares
  • Modelos climáticos impulsados ​​por IA que utilizan sensores de equilibrio térmico distribuidos globalmente
  • Materiales inteligentes que cambian sus propiedades al alcanzar el equilibrio térmico con un objeto de referencia.
  • Sensores de equilibrio térmico cuántico para la física de temperaturas ultrabajas
  • Red de monitoreo de temperatura sincronizada globalmente para la optimización agrícola
  • sensores biointegrados que informan del equilibrio térmico con tejidos específicos
  • Arquitecturas informáticas con conciencia térmica que redirigen los procesos en función de los estados de equilibrio del chip
  • Sistemas HVAC avanzados que predicen y alcanzan el equilibrio más rápido mediante aprendizaje automático
  • Sensores de seguridad alimentaria que indican cuándo un producto ha alcanzado el equilibrio térmico con su medio de cocción.
  • wearable technology that monitors the body’s thermal equilibrium with the immediate environment for health alerts
Relacionado con: ley zeroth, equilibrio térmico, temperatura, termómetro, termodinámica, propiedad transitiva, función de estado, calor, sistema, temperatura empírica.

Contexto histórico

Ley cero de la termodinámica

1927
1927
1930
1930
1930
1931
1932
1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1932

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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