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Loi zéro de la thermodynamique

1930
  • Ralph H. Fowler
Thermodynamics laboratory with various thermometers and calibration equipment.

Cette loi établit le concept d'équilibre thermique. Si deux systèmes sont chacun en équilibre thermique avec un troisième système indépendant, ils sont en équilibre thermique entre eux. Cette propriété transitive permet de définir formellement la température comme une fonction d'état et fournit une base rationnelle pour la construction de thermomètres et d'échelles de température universelles.

La loi zéro de la thermodynamique est fondamentale, mais elle a été formulée bien après que les première et deuxième lois aient été largement acceptées, d'où sa numérotation inhabituelle. Avant son énoncé formel, la température était un concept intuitif, mais cette loi fournissait un fondement mathématique et physique rigoureux. Elle définit la température comme une propriété intensive, égale lorsque deux systèmes sont en équilibre thermique. Cela signifie que si le système A est en équilibre avec le système C, et que le système B est également en équilibre avec le système C, alors A et B sont en équilibre l'un avec l'autre. Le système C peut être considéré comme un thermomètre.

Cette loi est cruciale car elle valide l'utilisation d'un thermomètre comme outil fiable pour mesurer la température de tout autre système. Sans elle, il n'y aurait aucune garantie que deux objets affichant la même valeur sur un thermomètre soient réellement à la même température. La nouveauté de la loi zéro ne résidait pas dans la découverte d'un nouveau phénomène physique, mais dans la reconnaissance et la formalisation d'un principe déjà implicitement utilisé. Elle a élevé la température d'une simple mesure comparative à une variable d'état précisément définie, ouvrant la voie aux formulations mathématiques des autres lois de la thermodynamique.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamics, statistical physics, and condensed matter

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • invention du thermoscope par Galilée
  • développement d'échelles de température standardisées en Fahrenheit, Celsius et Kelvin
  • premiers concepts de chaleur et de calorimétrie
  • théories sur la nature de la chaleur, y compris la théorie calorique

Applications

  • thermomètres (à mercure, à alcool, numériques)
  • thermostats pour systèmes CVC
  • étalonnage de capteurs de température scientifiques et industriels
  • météorologie pour des mesures météorologiques cohérentes
  • contrôle de processus in chemical engineering

Brevets:

NA

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