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Capítulo 1 · Item 1.1
Lei Zero da Termodinâmica
Alicerce lógico da temperatura · Equilíbrio térmico · Termometria
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Enunciado e Formalismo

Lei Zero: Se o sistema A está em equilíbrio térmico com C, e B também está em equilíbrio térmico com C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si. O símbolo "∼" denota equilíbrio térmico:

equilíbrio Térmico
A∼C e B∼C⟹A∼B

Isso garante que o equilíbrio térmico seja uma relação de equivalência. Todos os sistemas em equilíbrio formam uma classe caracterizada por um único parâmetro escalar:

Existência da temperatura
TA=TC e TB=TC⟹TA=TB
O Termômetro como Sistema C

Um termômetro funciona exatamente como o sistema intermediário C da Lei Zero: este é colocado em contato com o sistema a ser medido e aguarda-se o equilíbrio.

  • Termômetro C entra em equilíbrio com A: TC=TA.
  • Ao medir B, temos: TC=TB.
  • Pela Lei Zero: TA=TB — sem colocar A e B em contato.
Reflexão: Sem a Lei Zero não haveria garantia de que comparar temperaturas via um terceiro corpo fosse consistente. A lei torna a medição objetiva e universal.
Por que "Lei Zero"?

As Leis 1ª e 2ª já estavam estabelecidas quando Ralph Fowler (1931) percebeu que este princípio era mais fundamental que ambas — pois sem ele, o próprio conceito de temperatura não estaria bem definido. Como não era possível renumerar as leis já consagradas, escolheu-se o nome "Zero".

Atenção: A temperatura T é uma função de estado — seu valor caracteriza completamente o estado térmico do sistema, independente da história do processo.

Para Reflexão

Um termômetro (sistema C) marca 65 °C tanto ao ser colocado em contato com uma xícara de café (A) quanto com um copo d'água (B).

  • O que a Lei Zero permite concluir sobre A e B?
Resposta: Pela Lei Zero, TA=TB=65°C — café e água estão em equilíbrio térmico entre si, sem necessidade de contato direto.