- Principio cero de la termodinámica
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El principio cero de la termodinámica es una ley fenomenológica para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico. Fue formulado por primera vez por Ralph H. Fowler. Constituye una tremenda importancia experimental —pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema—[1] pero no lo es tanto para la propia estructura de la teoría termodinámica.
El principio establece que existe una determinada propiedad, denominada temperatura empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.
Contenido
Presentación y deducción
Presentación rigurosa[2]Considerando todos los estados de equilibrio accesibles para un sistema termodinámico
y una réplica del mismo, podemos obtener los estados de equilibrio del sistema compuesto 
como el conjunto producto:Estos estados de equilibrio corresponderán a situaciones en las que los dos sistemas se encuentran adiabáticamente aislados uno del otro.
Cuando los sistemas se ponen en contacto a través de una pared diatermana, el conjunto de estados de equilibrio a los que los dos sistemas llegan se denominan estados de equilibrio en equilibrio mutuo, y matemáticamente responden con una relación
de tipo reflexiva y simétrica en el conjunto producto anterior:lo que debe verificar la relación transitiva:
Lo que matemáticamente significa que existe una propiedad que es común a entre dos sistemas con un tercero.
Presentación a partir del segundo principioEl principio o la ley cero puede extraerse a partir del segundo principio de la termodinámica de una manera muy sencilla.
Sea inicialmente un sistema aislado Σ formado por dos subsistemas Σ1 y Σ2 sea E la energía total y E1 y E2 = E - E1 las energía de los dos subsistemas. Funcionalmente se tiene que S(E) = S(E1)+S(E2), si admitimos como única variable independiente E1 y derivamos:
De donde se sigue que:
Si aplicamos el anterior principio a un sistema formado ΣAB por dos partes ΣA y ΣB deducimos que TA = TB. Haciendo lo mismo con un sistema ΣBC formado por ΣB y ΣC llegamos a TB = TC, y por tanto, TA = TB = TC.
Véase también
- Temperatura
- Termodinámica
- Primer principio de la termodinámica
- Segundo principio de la termodinámica
- Tercer principio de la termodinámica
Referencias
Notas
- ↑ El principio cero permite parametrizar temperaturas, pero no medir temperaturas. Así, por ejemplo, cuando Joule necesitó comparar los resultados de sus experiencias con los de otro investigador en Inglaterra, tuvo que atravesar el Oceáno Atlántico para comprobar, in situ, sus termómetros a fin de realizar una correspondencia.
- ↑ Ver Zemansky, 1985.
Bibliografía
- Zemansky, Mark W. (1985). Calor y termodinámica. ISBN 84-85240-85-5.
Categoría:- Principios de la termodinámica
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