2.3　熱力學(xué)第零定律和熱平衡

溫度的概念最初來源于生活，但僅憑肢體的主觀感覺在判斷物體的冷熱程度時(shí)常常得出錯(cuò)誤的結(jié)果。例如，冬天在室外用手觸摸鐵器和木器會(huì)感到鐵器比木器更冷，其實(shí)兩者的溫度是一樣的。這就需要對(duì)溫度給出嚴(yán)格的定義，從而定量地表示物體的溫度。

設(shè)想把三個(gè)系統(tǒng)A、B和C放在一起，先把A和B用絕熱壁（剛性不導(dǎo)熱的界壁）隔開，而它們分別通過導(dǎo)熱壁（理想的導(dǎo)熱界壁）與C接觸，直到A、B分別和C建立熱平衡［如圖2-2（a）］；然后，在A和B之間換成導(dǎo)熱壁，A、B與C之間換成絕熱壁［如圖2-2（b）］，則觀察不到A、B的狀態(tài)發(fā)生任何變化，表明這兩系統(tǒng)也已處于熱平衡。

圖2-2　熱力學(xué)第零定律示意

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié)和概括得出：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別和處于確定狀態(tài)的第三系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則這兩個(gè)系統(tǒng)彼此也將處于熱平衡。這個(gè)熱平衡的規(guī)律就成為熱平衡定律或熱力學(xué)第零定律。

熱力學(xué)第零定律的實(shí)質(zhì)是指出了溫度這個(gè)狀態(tài)函數(shù)的存在，它非但給出了溫度的概念，而且給出了比較溫度的方法。在比較各個(gè)物體的溫度時(shí)，不需要將各物體直接接觸，只需將一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的第三系統(tǒng)分別與各個(gè)物體相接觸達(dá)到熱平衡，這個(gè)作為第三物體的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)就是溫度計(jì)。