熱力学第0法則とは
系と系
が熱平衡状態にあり、同じ状態の系
と系
もまた熱平衡状態にあるならば、系
と系
も熱平衡状態であり、系
と系
の温度は等しい。
この法則を熱力学第0法則という。
これは、数学の公理である かつ
であるならば、
と同様である。
熱平衡状態とは
下の図のように、高温 () の系
と低温 (
) の系
を互いに接触した状態で置く。そしてその周りを断熱材で覆う場合を考える。
この場合、時間の経過とともに高温の系から低温の系
に熱が移動する。
そして、十分に時間が経過すると、2つの系の温度は同じ()となる。
このように2つの系の変化が終わった状態を熱平衡の状態という。
このとき、各系の温度はどの場所でも一定である。つまり平衡状態である。逆に、2つの系が熱平衡状態である場合、その2つの系の温度は等しい。