Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

 

Wenn ein System A im thermischen Gleichgewicht* mit dem System B ist und wenn B im thermischen Gleichgewicht mit C ist, so ist C auch mit A im thermischen Gleichgewicht

* Zwei Systeme sind im thermische Gleichgewicht, wenn trotz thermischen Kontakts beider Systeme keine Veränderungen beobachtet werden. Dieses allgemeine Gesetz gilt unabhängig von der Zusammensetzung der Systeme und wird "Nullter Hauptsatz der Thermodynamik" genannt.

Der Nullte Hauptsatz impliziert die Existenz einer Größe, die nicht von der Zusammensetzumg des Systems abhängt und mit der man die Bedingung des thermischen Gleichgewichts formulieren kann. Diese Größe nennen wir die Temperatur des Systems. Nach dem Nullten Hauptsatz können wir einen Apparat aus einem beliebigen Material bauen und darauf vertrauen, dass eine bestimmte Größe — etwa die Länge eines Quecksilberfadens oder der elektrische Widerstand eines Drahtes — immer denselben Wert annimmt, wenn der Apparat in thermischen Kontakt mit einem der Systeme A, B, C,... kommt, die sich im thermischen Gleichgewicht befinden sollen (d.h. die dieselbe Temperatur haben).

In der Frühzeit der Temperaturmessung korrelierte man die Temperaturen mit der Länge einer Flüssigkeitssäule: Man teilte die Längendifferenz, die sich ergab, wenn das Thermometer einmal in schmelzendes Eis und einmal in siedendes Wasser getaucht wurde, in 100 Intervalle ein und bezeichnete den untersten Wert mit 0. Damit wurde die Celsius-Skala (°C) eingeführt. Verschiedene Flüssigkeiten dehnen sich aber in diesem Temperaturintervall nicht unbedingt in linearer Abhängigkeit von der Temperatur, so dass Thermometer aus verschiedenen Materialien etwas verschiedene Temperaturwerte anzeigen. Das eingangs vorgestellte Modell des idealen Gases führt auf eine substanzunabhängige Temperaturskala, wobei der Druck bei konstanten Volumen die in der Messung erfaßte Eigenschaft ist.


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