Principio zero della termodinamica
Il principio zero della termodinamica postula che: se i corpi A e B sono entrambi in equilibrio termico con un terzo corpo C, allora lo sono anche fra loro.
Tale principio può essere espresso in termini matematici nel seguente modo:
dove con T è indicata la temperatura dei corpi A, B e C.
Sebbene sembri immediato, questo principio non può essere dimostrato a partire dagli altri principi della termodinamica, e va quindi specificato a parte.
Questo principio viene utilizzato per effettuare una misura della temperatura, se viene intesa come proprietà che determina se un corpo è in equilibrio termico con altri corpi oppure no. Due corpi in equilibrio termico fra loro sono alla stessa temperatura. Sebbene sia concettualmente un'assunzione basilare, la sua funzione è stata riconosciuta dopo la formulazione e la popolarizzazione del primo e secondo principio della termodinamica, ed è stato pertanto deciso di attribuirgli il nome di "principio zero".
Per comprendere il significato di contatto termico, si immagini di avere due corpi posti in un contenitore isolato, in modo che essi possano interagire fra loro ma non con il resto del mondo. Se i corpi si trovano a temperature diverse, si scambiano energia tra loro, finché non viene raggiunto l'equilibrio. L'energia scambiata tra gli oggetti a causa della differenza di temperatura è detta calore. Si assume che i due oggetti sono in contatto termico se tra essi può essere scambiato calore. L'equilibrio termico è la situazione nella quale due corpi in contatto termico tra di loro cessano di avere scambio di calore. In base al principio zero della termodinamica, il calore fluisce dal corpo più caldo a quello a temperatura più bassa, ossia due corpi tendono all'equilibrio termico all'interno di un sistema non isolato, che consente lo scambio di calore.
