La loi "zéro" est essentielle à la thermodynamique

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Une loi méconnue de thermodynamique est pourtant indispensable. La loi "zéro" stipule que si deux systèmes sont chacun en équilibre thermique avec un troisième, ils sont aussi en équilibre entre eux. Cette idée, évidente, a révolutionné la façon dont nous définissons et mesurons la température. Elle n’a été formalisée qu’au XXe siècle, comme un fondement sur lequel repose toute la science de l’énergie et des échanges thermiques.

Sans cette loi, les thermomètres n’auraient aucun sens, et la notion même de chaleur resterait floue. En 1931, le physicien Ralph Fowler réalisa que ce principe, utilisé depuis des décennies sans jamais être énoncé clairement, méritait une place officielle dans les lois de la thermodynamique. Il proposa de le nommer "principe zéro" parce qu’il devait logiquement précéder les autres comme un préambule invisible.

Tous les commentaires (23)

a écrit : Hello sleeper,
Bon j'avoue l'idée du thermomètre infrarouge m'était pas venu, ok oublions donc le fait d'une incidence sur le thermomètre, mettons également de côté, l'échange thermique avec le milieu.
Quel est l'intérêt de dire que si A est égale à B et C alors B est égale à C ?
Surtout qu'en math c'est une évidence, je ne pense donc pas que quelqu'un est cherché à énoncer une loi pour ça.
A la limite, une approche pédagogique pour des enfants qui ont encore des difficultés sur les principes de base non ?

Je me fais des nœuds au cerveau selon toi ? !
Mince, t'es pas le premier à me dire ça..
En fait, ça semble passer pour un problème de chercher à comprendre les choses, quand se contenter de les apprendre est plutôt bien vu.

J'attend donc toujours une explication sur l'intérêt de cette loi. Afficher tout En Maths, c'est éventuellement une évidence mais elle se doit d'être posée. Si tu ne poses pas les axiomes généraux de l'égalité, alors tu ne peux pas faire d'équation.

Tu dois énoncer au moins une fois, la symétrie et la transitivité de l'égalité pour pouvoir l'utiliser et continuer les calculs.

Bien entendu, c'est évident mais au moins une fois dans l'histoire des mathématiques, le concept a été énoncé.
fr.wikiversity.org/wiki/Logique_(mathématiques)/égalité

a écrit : Salut,
D'abord une remarque par rapport à ton exemple où tu ajoutes un milieu dans lequel se trouvent les systèmes A, B et C. Ton milieu c'est juste un système supplémentaire D, donc si il est à une température différente, il n'y a pas d'équilibre, donc ça ne contredit pas la loi, on n'est juste pas dans le même cas.

Un exemple plus facile à visualiser:
- On prend un verre d'eau (système A) et une cuillère (système B) posés sur une table (donc le milieu composé de table+air représente le système C).
- Le verre et la cuillère ne sont pas en contact.
- On attend que les 2 soient à température ambiante (donc A et B sont à l'équilibre avec C).
- Maintenant on met la cuillère dans le verre.
Que se passe-t-il ? Rien, il n'y a pas de transfert thermique entre la cuillère et le verre d'eau, ils sont directement à l'équilibre thermique.

Et donc là tu te dis ok c'est une évidence. Oui et c'est pourquoi on énonce la loi zéro pour formaliser une propriété observée expérimentalement.

À partir de là on peut construire d'autres lois à partir de celle-ci pour tenter de décrire le fonctionnement du monde.

Tant qu'on n'énonce pas clairement une évidence sous forme de loi, elle restera floue, ce n'est pas pratique. C'est à ça que servent les lois.

Maintenant qu'on a cette loi énoncée on peut définir la température. Parce que la température c'est juste un concept inventé, pour l'utiliser en sciences il lui faut une définition précise :
"La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre" (définition de wikipédia).
Pourquoi un thermomètre fonctionne ?
Parce qu'il a été calibré en étant mis à l'équilibre thermique avec des systèmes dont on connaît la température et on a réglé sa jauge pour qu'elle affiche la valeur prévue à chaque fois (étalonnage).
On peut faire ça parce que le thermomètre a été conçu pour perturber le moins possible les systèmes avec lesquels il est mis en contact (simplement en étant peu massif).
Donc quand il atteint l'équilibre avec un système, la loi zéro garantit que sa température est égale à celle du système, ce qui permet de comparer des températures entre différents systèmes.

J'espère que c'est plus clair (et que je n'ai pas écrit de bêtises par fatigue). Afficher tout Hello ledalys,

Bon, je comprend qu'on énonce une loi de ce type pour ne pas passer à côté de l'évidence, tel un principe de méthodologie, il n'apprend rien de nouveau, il évite les erreurs et rend sûrement plus évidentes certaines déductions.

Je me suis interrogé car j'ai pensé que derrière cette loi se cachait peut être une réalité qui m'échappait.

Merci pour ta réponse parfaitement clair.

a écrit : En Maths, c'est éventuellement une évidence mais elle se doit d'être posée. Si tu ne poses pas les axiomes généraux de l'égalité, alors tu ne peux pas faire d'équation.

Tu dois énoncer au moins une fois, la symétrie et la transitivité de l'égalité pour pouvoir l'utiliser et continuer les calculs.

Bien entendu, c'est évident mais au moins une fois dans l'histoire des mathématiques, le concept a été énoncé.
fr.wikiversity.org/wiki/Logique_(mathématiques)/égalité Afficher tout Hello tybs,

Effectivement, les évidences sembles devoir être énoncées, par méthodologie pour l'étude et le travail de la discipline concerné, si je comprend bien.

Ainsi ce principe d'équivalence doit sûrement se retrouver dans plusieurs versions pour dire la même chose dans différents domaines.

Bien, on aurais pu imaginer une simple loi en mathématique, et un énoncé en thermodynamique disant que cette loi mathématique s'appliquait.

Je te remercie en tout cas pour tes éclaircissements, sur ce sujet .. et aussi tout les autres.