Термодинамическое равновесие – это стационарное состояние изолированной системы, в котором ее макроскопические параметры (давление p, объем V, температура T) сохраняют свои постоянные значения во времени и в занимаемом системой пространстве.
Самопроизвольный процесс перехода системы в состояние термодинамического равновесия называется релаксацией; время, затраченное на этот переход – временем релаксации.
Нулевое начало постулирует сам факт возможности установления термодинамического равновесия между разными телами при определенных условиях.
Если две системы А и В приведены в непосредственный контакт друг с другом и изолированы, то полная система А+В в конечном итоге переходит в состояние термодинамического равновесия; каждая из систем А и В в отдельности также будет находиться в состоянии термодинамического равновесия. Это равновесие не нарушится, если устранить контакт между системами, а затем через некоторое время восстановить его.
Термодинамическое равновесие обладает свойством транзитивности: если системы А и В находятся в термодинамическом равновесии и системы В и С находятся в термодинамическом равновесии, то системы А и С также находятся в термодинамическом равновесии между собой.
А
В С
Нулевой, или общий принцип обеспечивает полноту системы постулатов макроскопической теории и является надежным обоснованием процедуры измерения температуры с помощью термометра.
Задачи
0.1. Два теплоизолированных сосуда с объемами V1 и V2 соединены трубкой с краном. До открытия крана в первом сосуде содержался азот под давлением p1 и при температуре T1, а во втором аргон под давлением p2, при температуре T2. Определить, какая температура Т и какое давление р установятся в смеси газов, если открыть кран.
0.2. Даны две изолированные системы: одна – термометр с термометрическим телом, масса которого m1 , вторая – исследуемое тело массой m2, температуры соответственно T1, T2.
1) Определить разность Δt между температурой полученной в результате измерения и исходной температурой исследуемого тела в случаях: а) С1 = С2; б) С1 ≠ С2, (теплоемкости удельные). Потерями энергии, связанными с расширением тел, пренебречь.
2) Какой должна быть масса ртути в термометре, чтобы Δt= 0,0001ºС, если измеряем температуру здорового человека массой 70 кг, при комнатной температуре 20ºС. Обоснуйте применимость (неприменимость) формулы (б) к данному случаю.
3) С помощью какого термометра измерение температуры воды будет более точным: спиртового или ртутного? Масса жидкости в термометре 0,2г, масса воды 1кг (Cртути=120 Дж/кгК; Своды=4190 Дж/кгК; Сспирта=2430 Дж/кгК).
0.3. Как известно, моделей вечных двигателей предлагалось великое множество. Можно ли назвать опыт Дарлинга примером возможного вечного движения?
Опыт заключается в следующем: в прозрачном стеклянном сосуде, наполненном водой, движется крупная капля (~1 см³) анилина; нижняя стенка сосуда имеет температуру значительно выше, чем температура верхней стенки. Опускаясь под своей тяжестью вниз, капля нагревается, в результате чего поднимается вверх, где начинает охлаждаться, после этого она опять опускается, и движение повторяется вновь и вновь.
1) Объясните «подъем» капли анилина. (при t=20ºС ρанилина =1,03 г/см³, ρводы = 1,00 г/см³)
2) Можно ли назвать данную систему вечным двигателем? Является ли она изолированной? Происходит ли в данной системе процесс установления теплового равновесия? Где именно?
Ответы
0.1. 
; 
0.2. 1) а. 
;б. 
;
3) с помощью ртутного.
