熱力学は系のエネルギーと仕事を扱う物理学の一分野です。熱力学では実験で観察し測定できる系の大きなスケール反応だけを扱います。 小さなスケールの気体の相互作用は気体の運動論で記述されます。熱力学には3つの主要な法則があり、別のスライドで説明されています。 各法則は、物理システムの動作を理解し予測するのに役立つ熱力学的特性の定義につながる。 幸いなことに、古典的な例の多くは気体力学を含んでいます。 残念ながら、熱力学三則の番号付けは少しわかりにくいです。 熱力学の第0法則は、熱力学的平衡の簡単な定義から始まります。 気体の体積の圧力、金属棒の長さ、電線の導電率など、ある物体の何らかの性質が、その物体が加熱または冷却されると変化することが観察される。 これらの物体を2つ物理的に接触させると、最初は両方の物体の性質が変化する。 しかし、やがてその変化は止まり、物体は熱力学的に平衡状態にあると言われます。 熱力学的平衡は、温度の大きなスケールの定義につながる。 2つの物体が熱平衡状態にあるとき、それらは同じ温度を持っていると言われます。 熱平衡に達する過程で、エネルギーの一種である熱が物体間で移動する。 熱平衡に達する過程の詳細は、熱力学の第1法則と第2法則に記述されている。

熱力学の第0法則は、観察である。 例として、スライドに示すような3つの物体があるとする。 物体1と物体2は物理的に接触しており、熱的に平衡状態にあります。 物体#2は物体#3と熱平衡状態にある。 最初は物体#1と物体#3の間には物理的な接触はありません。 しかし、物体#1と物体#3を接触させると、両者が熱平衡状態にあることが観察される。 この単純な観察から、温度計を作ることができます。 水銀柱の長さのような熱的性質の変化は、温度計をいくつかの基準点で既知の物理系と熱平衡させることで校正することができます。次に、温度計を他の系、例えば舌の底と熱平衡させると、熱特性の変化に注目して他の系の温度を決定することができます。

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