Wärme ist der Energiefluss von einer hohen Temperatur zu einer niedrigen Temperatur. Wenn sich diese Temperaturen ausgleichen, hört die Wärme auf zu fließen, dann befindet sich das System (oder eine Reihe von Systemen) im thermischen Gleichgewicht. Das thermische Gleichgewicht bedeutet auch, dass keine Materie in das System ein- oder ausströmt. Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik verwendet das thermische Gleichgewicht, um zu definieren, wie zwei verschiedene Systeme bei derselben Temperatur sein können. Wenn zum Beispiel geschmolzenes Gestein von einem Vulkan aufsteigt, gibt es Wärme an die Atmosphäre ab, bis das Gestein und die Atmosphäre die gleiche Temperatur haben. Obwohl die beiden Systeme (Gestein und Luft) sehr unterschiedlich sind, erlaubt das thermische Gleichgewicht eine Definition der Temperatur für beide.

Alle Systeme tendieren im Laufe der Zeit zum thermischen Gleichgewicht — und einige Systeme dauern viel länger als andere. Zu wissen, dass wechselwirkende Systeme zur gleichen Temperatur neigen, ermöglicht wichtige Anwendungen in allen Bereichen der Wissenschaft. Beispielsweise kann die spezifische Wärmekapazität einer Substanz bestimmt werden, indem sie in Wasser gegeben und die Temperatur nach einer gewissen Zeit gemessen wird.

Abbildung 1. Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik.

Gleichgewicht der Erde

Hauptartikel

Es ist sehr wichtig, dass die Erde im thermischen Gleichgewicht bleibt, damit ihre Temperatur konstant bleibt. Die zur Erde einfallende Sonnenenergie muss ausgeglichen sein – das heißt, die Erde muss genauso viel Wärme abstrahlen, wie sie empfängt. Der Treibhauseffekt verlangsamt die Wärmeübertragung von der Erde in den Weltraum und macht den Planeten heißer. Die Temperatur der Erde beruht auf dem natürlichen Treibhauseffekt, um von Menschen und anderen Tieren bewohnbar zu sein, und ohne ihn wäre die Erde viel zu kalt. Die Zunahme von Kohlendioxid, Methan und Stickstoffdioxid in der Atmosphäre verstärkt jedoch diesen Treibhauseffekt, wodurch etwas weniger Wärme aus der Erde abgegeben wird, als in den Energieströmen der Erde absorbiert wird. Dieses leichte Ungleichgewicht aus dem Gleichgewicht führt zu einem sich erwärmenden Klima, das den Planeten auf gefährliche Weise verändert.

Zur weiteren Lektüre

• Nullgesetz der Thermodynamik
• Gesetz der Energieerhaltung
• Energiehaushalt der Erde
• Gleichgewicht
• Treibhauseffekt
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