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과학

열역학 제0법칙

열역학 제0법칙과학
영문명
Zeroth law of thermodynamics
핵심 관계
열평형 관계의 추이성
연결되는 양
온도
대표 활용
온도계에 의한 비교
열역학 제0법칙은 두 계가 각각 같은 제삼의 계와 열평형에 있다면 두 계도 서로 열평형에 있다는 법칙이다. 온도가 같다는 관계를 일관되게 비교할 수 있게 하며 온도 측정의 기초가 된다.

세 계의 관계

A와 C가 열평형이고 B와 C도 열평형이라면 A와 B 역시 열평형이다. A와 B를 처음부터 직접 접촉시킬 필요 없이 공통된 기준 C를 통해 열적 상태를 비교할 수 있다. 여기서 C는 두 비교에서 같은 열적 상태를 유지해야 한다.

온도계가 기준이 되는 이유

적절히 보정한 온도계를 대상과 열평형에 이르게 하면 온도계의 열적 상태로 대상의 온도를 읽을 수 있다. 서로 다른 대상을 같은 온도계 기준으로 비교하는 데 제0법칙이 바탕이 된다. 온도계가 측정 대상의 상태를 크게 바꾸지 않는지도 실제 측정에서는 중요하다.

접촉 직후와 평형 이후

온도가 다른 대상과 온도계를 접촉시킨 직후의 지시값이 곧바로 평형 상태의 값이라고 보장되지는 않는다. 열이 전달되며 온도계의 상태도 달라질 수 있다. 측정 과정과 그 결과로 얻는 열평형 관계를 구별해야 한다.

열평형이 모두 같다는 뜻은 아니다

두 계가 열평형이라는 것은 열적 관계에 관한 조건이다. 질량과 부피가 같거나 화학 조성이 같다는 뜻은 아니다. 압력이나 화학적 평형까지 자동으로 성립한다고 해석해서도 안 된다. 제0법칙은 온도 비교의 일관성을 말한다.

관련 문서

열평형 / 온도 / 열역학계 / 열역학 / 열 / 상태 함수 / 켈빈 / 추이 관계