Lei Zero da Termodinâmica

Por Júlio César Lima Lira
O equilíbrio térmico entre corpos materiais só é atingido quando os mesmos se encontram na mesma temperatura. Dessa definição pode ser concluída a Lei Zero da Termodinâmica:

Se três sistemas apresentam-se isolados de qualquer outro universo externo, e, dois sistemas consecutivos estiverem em equilíbrio térmico com o terceiro, então os dois sistemas consecutivos estarão em equilíbrio térmico entre si.

Para que seja perfeitamente compreendido o conceito da Lei Zero da Termodinâmica, devem ser esclarecidas as definições de: sistemas termodinâmicos (abertos, fechados e isolados), sistema limitado e vizinhança.

Um sistema termodinâmico encontra-se aberto quando consegue trocar matéria (massa) e energia (calor e trabalho) com o meio; encontra-se fechado quando apenas pode trocar energia, uma vez que o trânsito de matéria é impedido por alguma obstrução; e, por fim, um sistema Termodinâmico é isolado (adiabático) quando não troca matéria e nem energia com o meio.

Um sistema limitado, nesse contexto, significa o espaço até onde o experimento se delimita: esquecendo todo o resto. E, a vizinhança seria exatamente esse “resto”: a região externa ao experimento.

Nos três exemplos, o sistema limitado seria o tubo de ensaio contendo uma determinada substância (onde o estudo se concentra), a vizinhança seria o espaço no qual o tubo está imerso (exemplo: o ar).

Escalas Termométricas

Valendo-se da Lei Zero da Termodinâmica, muitos cientistas tentaram construir aparelhos que revelassem a temperatura de algum corpo. Mas, como a Lei Zero poderia auxiliá-los?

Imagine o seguinte, baseando-se num termômetro de mercúrio e em um experimento de medida de temperatura da água em algum recipiente: o sistema é composto pela água contida no recipiente, pelo material no qual o termômetro é construído e pelo mercúrio (material indicador).

Após algum tempo, mantendo-se o mercúrio em contado com a água, o mercúrio dilata ou contrai e indica a temperatura da água a cada instante. Ou seja, o recipiente está em equilíbrio térmico com a água, que está em equilíbrio térmico com o material no qual o termômetro é feito (geralmente vidro). E, como o mercúrio está em equilíbrio com o vidro, segundo a Lei Zero, também está em equilíbrio térmico com a água, e assim demonstra a sua temperatura.

Leia também:

Fontes:
http://www.labec.iqm.unicamp.br/cursos/QG107/aula3_4x.pdf

GUALTER José  Biscuola, NEWTON Villas Boas, HELOU Ricardo Doca. Tópicos de Física 2: Termologia, Ondulatória e Óptica, São Paulo – SP: Editora Saraiva, 2001. 16ª Edição. 512 págs.