Нулевое начало термодинамики
Если термодинамическая система, находясь поочередно в тепловом контакте с термодинамическими системами A и B, не меняет своего состояния, то тепловой контакт систем A и B между собой также не нарушит их равновесных состояний. Это свойство позволяет ввести общую для всех таких систем характеристику — температуру.
Нулевое (общее) начало — это утверждение о том, что система, к которой мы собираемся применить термодинамический подход, допускает это, т. е. является термодинамической.
Из нулевого начала термодинамики следует, что термодинамическая система не может быть очень большой или слишком маленькой — количество частиц, образующих ее, должно быть порядка числа Авогадро. Действительно, параметры маленьких систем подвержены значительным колебаниям либо вообще не существуют (что такое давление пяти молекул?).
Очень большие системы типа «половины Вселенной» или просто не имеют равновесного состояния, или переходят в него за астрономически большие отрезки времени.
Из факта существования термодинамических систем можно вывести понятие, являющееся базовым для всего дальнейшего изложения. Речь идет о возможности введения для термодинамических систем понятия температуры.
Рассмотрим две термодинамические системы, разделенные теплопроводящей стенкой. Они находятся в тепловом контакте.
В силу существования состояния термодинамического равновесия, наступит момент, когда обе системы придут в это состояние и будут оставаться в нем сколь угодно долго. Если теперь разорвать тепловой контакт (изолировать системы), то их состояние не изменится.
Любая третья термодинамическая система, не изменяющая своего состояния при тепловом контакте с первой из систем, не изменит своего состояния при контакте со второй системой.
Это означает, что существует общая для всех трех систем характеристика, которая может быть сопоставлена не какой-то отдельной системе, а самому состоянию термодинамического равновесия. Эту характеристику и называют температурой.
Ее количественную величину можно определить по значению какого-либо механического параметра, например объема одной из систем. Эта система в таком случае может быть названа термометром.
Более широко нулевое начало термодинамики можно понимать как утверждение о существовании в окружающем нас мире объектов, к которым применима наука термодинамика.
