福勒

热力学第零定律——热平衡定律，为

什么不是热力学第四定律呢？

热力学第一定律提出于1850年左右。

热力学第二定律提出于1850-1851年之间。

热力学第三定律提出于1905年。

而热力写第零定律却是在1931年提出的。如果按提出的先后顺序来讲，应该被

称为第四定律才对，可为什么被定义为第零定律呢？其实主要的原因是因为第零

定律是第一、二、三定律的基础，所以它排在最前面。如果它在1850年前提出

的话，它就应该是排在第一位了，其他三定律依次为二、三、四定律。那到底第

零定律讲了什么呢？

“若两个热力学系统均与第三个系统处于热平衡状态，此两个系统也必互相处

于热平衡。”

这好像是显而易见的。所以虽然人们早就觉察到这种现象，但直到二十世纪三十

年代前一直都未有人们想把它以定律的形式表达出来。1931年，英国物理学家

拉尔夫·福勒正式提出热力学第零定律，比热力学第一定律和热力学第二定律晚

了整整80余年。

为什么说它是基础呢？

因为在热力学的研究过程中，温度给出了热力学状态的定量数据，是研究的基础。

而测量的温度采用的温度计，恰恰使用了热力学第零定律。

测量液体的温度

为了测量系统A的热力学状态，我们把温度计和它接触在一起，当温度计的指数

不再变化时，系统A与温度计达到热力学平衡，温度计的数字也就是系统A的温

度t；

然后再去测量系统B，也得出温度t；那么我们就说系统A与B的温度相同。

如上，如果没有热力学第零定律的话，即使测出A、B温度都为t，我们也无法

给出A、B的温度相同的结论。

拉尔夫·福勒

再来说一下提出热力学第零定律的拉尔夫·福勒，他生于1889年的英国，毕业

于剑桥大学。他还是鼎鼎大名的欧内斯特·卢瑟福（原子核物理学之父）的女婿，

他的学生也是极为出名，保罗·狄拉克（量子力学的奠基人）和苏布拉马尼扬·钱

德拉塞卡（钱德拉塞卡极限）。