Confusión de la ley cero de la termodinámica

Cito de "Heat & Thermodynamics" de Zemansky;

"Imagínese dos sistemas A y B separados entre sí por una pared adiabática pero cada uno en contacto con un tercer sistema C a través de paredes diatérmicas, estando todo el conjunto rodeado por una pared adiabática como se muestra en la figura 1-2a. El experimento muestra que el dos sistemas llegarán al equilibrio térmico con el tercero y que no se producirán más cambios si la pared adiabática que separa A y B se reemplaza por una pared diatérmica (Fig. 1-2b). Si, en lugar de permitir que ambos sistemas A y B para llegar al equilibrio con C al mismo tiempo, primero tenemos equilibrio entre A y C y luego equilibrio entre B y C (el estado del sistema C es el mismo en ambos casos), luego, cuando A y B se ponen en comunicación a través de una pared diatérmica, se encontrará que están en equilibrio térmico".

Mi pregunta es;

  1. ¿Qué quiere decir exactamente con "el estado del sistema C es el mismo en ambos casos"? ¿C se conecta primero a A y luego, después de alcanzar el equilibrio térmico con A, se conecta a B? ¿O tenemos como 2 sistemas idénticos a C y conectamos A a uno y B a otro?

  2. Si significa que C es solo un sistema y conectamos primero A y luego a B (sin que C esté en su condición inicial antes de conectarse a A), entonces lo que entiendo es que A & C alcanzarán el equilibrio térmico y tendrán misma "temperatura" (sé que todavía no definimos la temperatura, pero al menos en función de cómo se "siente"), por lo que luego, cuando B está conectado a C, C está a la misma temperatura que A ahora, la temperatura de C cambiará a la temperatura de equilibrio con B. Entonces, A y B tendrán temperaturas diferentes, entonces, ¿cómo es que estarán en equilibrio térmico cuando estén conectados? (No se producirá ningún cambio ni en A ni en B).

Esta es la figura a la que se refiere ( https://i.stack.imgur.com/iiAe5.jpg )

C podría ser un termómetro. Su estado igual significaría "indicar el mismo valor en su lectura".
Entonces, ¿quiere decir que el estado de C después de alcanzar el equilibrio térmico con cada uno de ellos es el mismo?
Significa que uno tiene dos sistemas idénticos identificados como C. De manera equivalente, uno puede considerar solo un sistema C, pero tiene que ser un depósito térmico para que A no cambie el estado de B.
Como comentario adicional, encontré a Zemansky particularmente ilegible, aunque no tengo una buena sugerencia para un libro alternativo de termodinámica en ese nivel. (¿Quizás el libro de Schroeder?)
Recuerdo cuando estaba estudiando de otros textos, me referí a Zemansky y encontré lo que estaba buscando, pero de todos modos, últimamente me han convencido de que no me importe el libro de texto, solo busco el material donde esté mejor cubierto/presentado. , y un libro de texto no es suficiente de todos modos. Sin embargo, definitivamente revisaré el libro de Shroeder, ¡gracias! (¡A veces los libros simplemente no están disponibles!)
Zemansky es difícil de manejar en trineo a veces, pero hay una visión útil en ese matorral que no obtuve de los textos más fáciles. Dicho esto, prefiero un enfoque de la termodinámica motivado estadísticamente sobre el desarrollo histórico. Y al igual que @Diracology, creo que incorporar las nociones de depósito de calor (un sistema con una capacidad de calor efectivamente infinita) y termómetro (un sistema con una capacidad de calor efectivamente cero) son útiles para este tipo de argumentos.
También hay un capítulo sobre termodinámica estadística en Zemansky, ¡por supuesto que lo revisaré!

Respuestas (2)

Tus argumentos son correctos.

Si A y C se ponen en equilibrio inicialmente, entonces para A y B para estar en equilibrio, B tiene que estar en equilibrio con ese estado de C que inicialmente estaba en equilibrio con A , sin ninguna transferencia de energía térmica .

En otras palabras, B y C deben estar a la misma temperatura antes de que entren en contacto (Aquí, el sistema C es el que está en equilibrio con A ) .

Por lo tanto, el estado del sistema C ,que es el mismo en ambos casos, se refiere a ese estado de C que está en equilibrio con A   y con B (sin ninguna transferencia de calor). Sólo entonces A y B estará en equilibrio térmico.

¿Por qué no puede haber transferencia de calor? ¿No podrían tanto A como B cambiar las características observables de C de la misma manera? (El mismo efecto debido a la transferencia de calor) pero ¿eso no garantizaría que estarán en equilibrio térmico? En otras palabras, ¿pueden A y B cambiar a C de la misma manera sin tener el mismo "calor"?
Puede haber transferencia de calor, por supuesto. Dos sistemas puestos en contacto siempre intentarán alcanzar el equilibrio a través de la transferencia de calor. Después de que A y C obtienen la misma temperatura, si B y C no tienen la misma temperatura (sin contacto), entonces la temperatura común de B y C (después del contacto) no será igual a la de A. Lo que significa que A y B no están a la misma temperatura. La mejor manera de enunciar la ley cero es diciendo que cuando A y B están simultáneamente en equilibrio con C, entonces es seguro que A y B tienen la misma temperatura (incluso si A y B están separados por una pared adiabática).

su análisis es correcto La forma en que está escrita la oración en el Caso 2, no habrá equilibrio térmico entre A, B y C La oración en el segundo caso debería decir: Si, en lugar de permitir que ambos sistemas A y B alcancen el equilibrio con C al mismo tiempo, primero ponemos A en contacto térmico con C y luego B con C (manteniendo A en contacto con C), luego, cuando A y B se ponen en comunicación a través de una pared diatérmica, se encontrarán estar en equilibrio térmico

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