القانون الصفري للديناميكا الحرارية

القانون الصفري

ينص القانون الصفري للديناميكا الحرارية، على أنه إذا كان هناك جسمان في حالة توازن حراري مع جسم ثالث، فهذا يعني أن الجسمان في حالة توازن حراري مع بعضهما البعض، مما يعني أن الأجسام الثلاثة في حالة توازن حراري مع بعضها، أي الأجسام الثلاثة لها نفس درجة الحرارة.

مكتشف القانون الصفري

يعتبر القانون الصفري أحد القوانين الأربعة للديناميكا الحرارية، ويعود الفضل في اكتشافه للعالم رالف، وقد تم تطويره في وقت متأخر عن القوانين الثلاثة، ولقد كان الاسم المقترح لهذا القانون محل نقاش وجدال كبير، ولكن وبسبب أنه قد أعطى تعريفا أوضح لدرجة الحرارة، وأنه قد استبدل ما تنص عليه القوانين الثلاث الأخرى، فقد تمت تسميته بالقانون الصفري بدلًا من القانون الرابع.

التوازن الحراري

تعتبر درجة الحرارة خاصية تميز الديناميكا الحرارية عن العلوم الأخرى، بحيث تميز هذا الخاصية الأجسام الساخنة عن الأجسام الباردة، والمقصود بالتوازن الحراري هو أنه بعد فترة من الوقت وبعد تلامس جسمان أو أكثر بحيث تختلف هذه الأجسام في درجة الحرارة، تصل هذه الأجسام إلى درجة حرارة مشتركة، ويقال أنها موجودة في حالة توازن حراري، أي يمكن القول أن الأجسام تكون في حالة توزان حراري عندما لا يكون هناك انتقال للحرارة بينها، وكمثال على هذا الطعام الموجود في الثلاجة طوال الليل، فإن هذا الطعام في حالة توازن حراري مع هواء الثلاجة، بحيث لم تعد الحرارة تتدفق بينهما.

أمثلة وتطبيقات على القانون الصفري

توجد العديد من الأمثلة والتطبيقات على القانون الصفري، ومن هذه الأمثلة والتطبيقات:

ميزان الحرارة

يعتبر ميزان الحرارة أحد أهم التطبيقات الرئيسية على القانون الصفري، وذلك لأن القانون الصفري أصلا يتعامل بشكل أساسي مع درجة الحرارة، وميزان الحرارة هو أداة تستخدم لقياس درجة حرارة الأجسام، بحيث يتكون ميزان الحرارة من أنبوب زجاجي وسائل (عادة زئبق) ومصباح زجاجي، بحيث يكون الزئبق موجوداً في داخل المصباح الزجاجي، وذلك عند درجة الحرارة العادية، وعندما يتم وضع الميزان الحراري على الجسم، تنتقل درجة الحراة من الجسم إلى الزئبق ، والذي يمتلك خاصية التمدد السريع؛ ومن ثم يبدأ الزئبق بالتمدد داخل الأنبوب؛ وبالتالي يصنع توازنا حراريا مع الجسم، ويمكن معرفة درجة الحرارة من خلال العلامات الموجودة على الأنبوبة.

تبريد الطعام الحار

عندما نقوم بتناول الطعام ونجده حارا جدا، ونقوم بانتظاره حتى يبرد، في هذه الحالة يتبادل الطعام الساخن الحرارة مع المحيط الذي حوله، حتى يحقق التوازن الحراري.

تبريد وتجميد الأطعمة والخضراوات

عندما نقوم بوضع الخضار والأطعمة في الثلاجة، تبدأ بتبادل الحرارة مع محيط الثلاجة، حتى تحقق التوازن الحراري.

مستشعرات أنظمة التدفئة والتكييف والتبريد

في أنظمة التدفئة والتكييف والتبريد توجد مستشعرات تقيس درجة الحرارة، في هذه الحالة تتبادل هذه المستشعرات الحرارة مع المحيط، حتى تصل إلى مرحلة التوازن الحراري.