Verwirrung des nullten Hauptsatzes der Thermodynamik

Ich zitiere aus Zemanskys „Heat & Thermodynamics“;

„Stellen Sie sich zwei Systeme A und B vor, die durch eine adiabatische Wand voneinander getrennt sind, aber jeweils durch diathermische Wände mit einem dritten System C in Kontakt stehen, wobei die gesamte Anordnung von einer adiabatischen Wand umgeben ist, wie in Abb. 1-2a gezeigt. Das Experiment zeigt, dass die zwei Systeme mit dem dritten in ein thermisches Gleichgewicht kommen und dass keine weitere Änderung eintritt, wenn die adiabatische Wand, die A & B trennt, dann durch eine diathermische Wand ersetzt wird (Abb. 1-2b). Um gleichzeitig mit C ins Gleichgewicht zu kommen, haben wir zuerst ein Gleichgewicht zwischen A & C und dann ein Gleichgewicht zwischen B & C (der Zustand von System C ist in beiden Fällen derselbe), dann, wenn A & B in Kommunikation gebracht werden Durch eine diathermische Wand werden sie im thermischen Gleichgewicht gefunden.

Meine Frage ist;

  1. Was meint er genau damit, dass "der Zustand von System C in beiden Fällen gleich ist"? Wird C zuerst mit A verbunden und dann nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts mit A mit B verbunden? Oder haben wir etwa 2 identische Systeme zu C und wir verbinden A mit dem einen und B mit dem anderen?

  2. Wenn es bedeutet, dass C nur ein System ist und wir zuerst A und dann mit B verbinden (ohne dass C in seinem Anfangszustand war, bevor es mit A verbunden wurde), dann verstehe ich, dass A & C ein thermisches Gleichgewicht erreichen und haben werden dieselbe "Temperatur" (ich weiß, wir haben die Temperatur noch nicht definiert, aber zumindest basierend darauf, wie sie sich "anfühlt"). Wenn also B mit C verbunden ist und C jetzt die gleiche Temperatur wie A hat, ändert sich die Temperatur von C zu die Gleichgewichtstemperatur mit B. A und B haben also unterschiedliche Temperaturen, wie kommt es also, dass sie im thermischen Gleichgewicht sind, wenn sie verbunden sind? (Weder in A noch in B wird eine Änderung auftreten).

Dies ist die Abbildung, auf die er sich bezieht ( https://i.stack.imgur.com/iiAe5.jpg )

C könnte ein Thermometer sein. Sein Zustand derselbe würde bedeuten, dass "derselbe Wert auf seiner Anzeige angezeigt wird".
Er meint also, dass der Zustand von C nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts bei jedem von ihnen gleich ist?
Das bedeutet, dass man zwei identische Systeme hat, die als C identifiziert werden. Entsprechend kann man nur ein System C betrachten, aber es muss ein thermisches Reservoir sein, damit A den Zustand von B nicht ändert.
Als Nebenbemerkung fand ich Zemansky besonders unlesbar, obwohl ich keinen guten Vorschlag für ein alternatives Buch für Thermodynamik auf diesem Niveau habe. (Vielleicht Schröders Buch?)
Ich erinnere mich, als ich aus anderen Texten lernte, verwies ich auf Zemanskys und fand, wonach ich suchte, aber wie auch immer, ich war in letzter Zeit überzeugt, mich nicht um das Lehrbuch zu kümmern, ich suche einfach nach dem Material, wo es am besten abgedeckt / präsentiert wird , und ein Lehrbuch ist sowieso nicht genug. Ich werde mir auf jeden Fall Shroeders Buch ansehen, danke! (Manchmal sind Bücher einfach nicht verfügbar!)
Zemansky ist manchmal ein harter Schlittenfahrer, aber in diesem Dickicht gibt es nützliche Einblicke, die ich aus einfacheren Texten nicht bekommen habe. Allerdings ziehe ich eine statistisch motivierte Herangehensweise an die Thermodynamik der historischen Entwicklung vor. Und wie bei @Diracology denke ich, dass es für diese Art von Argumenten nützlich ist, die Begriffe Wärmereservoir (ein System mit praktisch unendlicher Wärmekapazität) und Thermometer (ein System mit effektiv null Wärmekapazität) einzubringen.
Bei Zemansky gibt es auch ein Kapitel über statistische Thermodynamik, das schaue ich mir natürlich an!

Antworten (2)

Deine Argumente sind richtig.

Wenn A Und C zunächst ins Gleichgewicht gebracht werden, dann z A Und B um im Gleichgewicht zu sein, muss B im Gleichgewicht mit diesem Zustand sein C die zunächst im Gleichgewicht war A , ohne Übertragung von Wärmeenergie .

Mit anderen Worten, B Und C müssen dieselbe Temperatur haben, bevor sie in Kontakt gebracht werden (Hier das System C ist derjenige im Gleichgewicht mit A ) .

Daher der Zustand des Systems C , das in beiden Fällen gleich ist, bezieht sich auf den Zustand von C, der im Gleichgewicht ist mit A   und mit B (ohne Wärmeübertragung). Nur dann A Und B befindet sich im thermischen Gleichgewicht.

Warum kann es keine Wärmeübertragung geben? Könnten nicht sowohl A als auch B die beobachtbaren Eigenschaften von C auf die gleiche Weise ändern? (Gleicher Effekt aufgrund der Wärmeübertragung), aber das würde nicht sicherstellen, dass sie sich im thermischen Gleichgewicht befinden? Mit anderen Worten, können A und B C auf die gleiche Weise ändern, ohne die gleiche "Schärfe" zu haben?
Natürlich kann es zu Wärmeübertragungen kommen. Zwei in Kontakt gebrachte Systeme werden immer versuchen, durch Wärmeübertragung ein Gleichgewicht zu erreichen. Nachdem A und C die gleiche Temperatur haben, wenn B und C nicht die gleiche Temperatur haben (ohne Kontakt), dann ist die gemeinsame Temperatur von B und C (nach Kontakt) nicht gleich der von A. Das bedeutet, dass A und B nicht die gleiche Temperatur haben. Der beste Weg, den nullten Hauptsatz zu formulieren, ist zu sagen, dass, wenn A und B gleichzeitig mit C im Gleichgewicht sind, es sicher ist, dass A und B die gleiche Temperatur haben (selbst wenn A und B durch eine adiabatische Wand getrennt sind).

Ihre Analyse ist richtig. So wie der Satz in Fall 2 geschrieben ist, gibt es kein thermisches Gleichgewicht zwischen A, B und C. Der Satz im zweiten Fall sollte stattdessen lauten: Wenn, anstatt zuzulassen, dass beide Systeme A und B ins Gleichgewicht kommen C gleichzeitig bringen wir zuerst A in thermischen Kontakt mit C und dann B mit C (während A in Kontakt mit C bleibt)), dann, wenn A & B durch eine diathermische Wand in Verbindung gebracht werden, werden sie gefunden im thermischen Gleichgewicht sein

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