熱、溫度與熱能
熱力學第零定律
熱力學第零定律講的是一件聽起來幾乎理所當然、根本不必寫下來的事:如果物體 A 與物體 C 達成熱平衡,而物體 B 也與 C 達成熱平衡,那麼 A 與 B 彼此之間也一定處於熱平衡。用白話說,凡是「和第三個東西同溫」的物體,彼此也一定同溫。
雖然看似顯而易見,這條定律卻是讓「溫度」成為一個有意義、一致的物理性質、並讓溫度計能運作的根本依據。設 C 為一支溫度計。如果這支溫度計分別接觸 A 和 B 時讀數相同,第零定律就保證 A 與 B 溫度相同——即使 A 和 B 從未彼此接觸過。少了這種「可傳遞性」,用儀器比較溫度就會失去意義。
它之所以叫「第零」定律,是因為人們後來才發現它比早已命名的第一、第二定律更為基本,但那時再改編號已經來不及,於是就把它插在最前面編為第零。它是「溫度」這整個概念賴以成立的邏輯基礎。
我們不會把兩個嬰兒的額頭貼在一起比體溫——而是用同一支溫度計分別去量。第零定律正是默默保證這種比較有效的道理。
之所以能用同一支溫度計去比較各種東西,靠的就是第零定律。
它被命名為「第零」定律,是在第一、第二定律都已存在之後才補上的,因為它在邏輯上比兩者更優先——必須先把溫度定義清楚,那兩條定律才說得出口。
又稱
另見