如果两个相互进行热接触的系统有相同的宏观性质，并且它们的宏观状态不随时间改变，这两个系统就处于热平衡，有相同的温度。
人类对热现象的最直接的经验是感受事物的冷热程度，物理学称之为温度。要获得待测量物体的温度，最基本的方法是让测温装置与待测量的物体相接触，当两者之间达到一种被称为热平衡的状态时，它们的温度就相等，这样，由测温装置的读数就可以读出待测量物体的温度。测量温度的这种方法基于这样的经验：当用手触摸一个物体时，开始时手会感觉到物体的冷热状况，但是，过了一会儿，这种感觉就会逐渐变弱，甚至在经过一段时间之后消失了。情况之所以会这样，是因为：当两个不受外界影响的 (孤立的) 系统相互进行热接触时，在它们之间将发生热传递，使得较热的物体变冷，而较冷的物体则变热，这个过程将导致触摸物体的手感受到物体的冷热状况发生变化。但是，过了一段时间之后，触摸物体的手与物体的冷热状况趋于一致，它们的宏观性质不再发生改变，这时候，触摸物体的手就不再感觉得到物体的冷热状况了。基于上述对冷热状态的感受经验，可以归纳出这样一个论断：当两个孤立的系统相互进行热接触之后，演化至宏观性质不再发生改变时，这两个系统彼此之间就达到了热平衡状态。从热平衡这一层意义上说，这两个系统合二为一，成为一个系统。此后，如果这两个系统不受外界的影响，这种热平衡状态将一直保持下去。这时候我们就认为，这两个系统的温度相同。当两个系统通过热接触建立起热平衡时，它们有相同的温度，这个结论也适用于单个系统。将一个系统看成由左右两半组成，这两个子系统每时每刻都必定进行热接触。如果整个系统的宏观性质不随时间改变，则由上述结论可以判断，这两个子系统已经建立起了热平衡，有相同的温度。把这个对系统的分解过程继续下去，最终就会得到这样一个结论，如果一个系统的宏观性质不随时间改变，这个系统就处于热平衡状态，系统的各点有相同的温度，或者说整个系统有确定的温度。将两个通过热接触建立起热平衡的系统分开，让它们脱离热接触。如果没有外界的影响，这两个系统的宏观性质将不会发生改变，各自处于热平衡状态。由于它们原先处于相同的宏观状态，因此，即使脱离了热接触，它们仍然保持处于相同的宏观状态，我们把这种情况也称为这两个系统处于热平衡。现在，让这两个脱离了热接触的系统再次进行热接触，由于它们在热接触之前处于相同的宏观状态，因此，在进行热接触的一瞬间，也必定处于相同的宏观状态，并且这种宏观状态不发生改变，也就是说，它们处于热平衡。由此看来，相互进行热接触并不是两个系统处于热平衡的必要条件，如果两个系统处于相同的宏观状态，并且这种宏观状态不随时间改变，那么，这两个系统就处于热平衡，有相同的温度。温度是决定两个系统是否处于热平衡的物理量，它取决于系统内部的热运动状态，反映了系统内部热运动状态的特征。由以上两段的讨论容易得到这样一个推论：热平衡具有传递性。在不受外界影响的条件下，如果一个具有确定状态的系统与另外两个系统分别达到热平衡，那么，这两个系统也是相互热平衡的。以上关于温度的经验事实和理论定义被称为热平衡定律，也被称为热力学第零定律。根据热平衡定律，可以用一个叫做 “温度” 的宏观性质来确定一个热力学系统的热平衡状态，一切互为热平衡的系统具有相同的温度，这个论断为测量温度的基本方法提供了理论依据。 
admin 
0条评论