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Legge zero della termodinamica

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

Questa legge stabilisce il concetto di equilibrio termico. Se due sistemi sono ciascuno in equilibrio termico con un terzo sistema indipendente, sono in equilibrio termico tra loro. Questa proprietà transitiva consente la definizione formale della temperatura come funzione di stato e fornisce una base razionale per la costruzione di termometri e scale di temperatura universali.

Il Principio Zero della Termodinamica è fondamentale, ma è stato formulato molto tempo dopo che il Primo e il Secondo Principio erano stati ampiamente accettati, da qui la sua insolita numerazione. Prima della sua enunciazione formale, la temperatura era un concetto intuitivo, ma il principio forniva un rigoroso fondamento matematico e fisico. Definisce la temperatura come una proprietà intensiva che è uguale quando due sistemi sono in equilibrio termico. Ciò significa che se il sistema A è in equilibrio con il sistema C, e anche il sistema B è in equilibrio con il sistema C, allora A e B sono in equilibrio tra loro. Il sistema C può essere pensato come un termometro.

Questa legge è cruciale perché convalida l'uso di un termometro come strumento affidabile per misurare la temperatura di qualsiasi altro sistema. Senza di essa, non ci sarebbe alcuna garanzia che due oggetti che mostrano la stessa lettura su un termometro siano effettivamente alla stessa temperatura. La novità della Legge Zero non risiedeva nella scoperta di un nuovo fenomeno fisico, ma nel riconoscere e formalizzare un principio che era già implicitamente utilizzato. Ha elevato la temperatura da una mera misura comparativa a una variabile di stato definita con precisione, aprendo la strada alle formulazioni matematiche delle altre leggi della termodinamica.

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

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • invenzione del termoscopio da parte di Galileo Galilei
  • sviluppo di scale di temperatura standardizzate da Fahrenheit, Celsius e Kelvin
  • primi concetti di calore e calorimetria
  • teorie sulla natura del calore, inclusa la teoria calorica

Applicazioni

  • termometri (a mercurio, ad alcol, digitali)
  • termostati per sistemi HVAC
  • calibrazione di sensori di temperatura scientifici e industriali
  • meteorologia per misurazioni meteorologiche coerenti
  • controllo di processo in chemical engineering

Brevetti:

NA

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