Temperatur

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Die physikalische Größe Temperatur lässt sich in zwei unterschiedlichen Kontexten definieren:

1.Symmetrisch: Zwei distinkten Systemen, die miteinander im thermischen Gleichgewicht stehen, werden systemspezifische Zustandsfunktionen zugeordnet, die über den gesamten Zustandsbereich identische Größenwerte hervorbringen.
2.Asymmetrisch: Einem geeigneten System (Thermometer) wird eine systemspezifische Zustandsfunktion zugeordnet, aus der sich die Temperatur jedes Systems ergibt, das mit dem Thermometer im thermischen Gleichgewicht steht.

Während die Temperaturmessung beliebiger Systeme im asymmetrischen Kontext ad hoc sichergestellt ist, muss diese im symmetrischen Kontext sukzessive gesichert werden, da jedes System seine Temperatur selbst bestimmt, nämlich als Wert einer systemspezifischen Zustandsfunktion.

Im asymmetrischen Kontext wird gewöhnlich die Frage aufgeworfen, ob zwei Systeme mit derselben (durch ein „Drittmittel“ gemessenen) Temperatur im thermischen Gleichgewicht stehen würden? Erst unter dem Regime des „Nullten Hauptsatzes“ lässt sich diese Frage dann mit „Ja“ beantworten und damit sicherstellen, dass eine externe Temperaturmessung widerspruchsfrei bleibt. Im symmetrischen Kontext stellte sich diese Frage gar nicht, da die Temperatur eines Systems ja aus einer systemspezifischen Zustandsfunktion abgeleitet wird und nur zu verlangen wäre, dass Zustandsänderungen, die zum thermischen Gleichgewicht führten, jeweils auf Isothermen liegen müssten. Diese Forderung geht an die Konstruktion der Temperaturfunktion, während der „Nullte Haupsatz“ eine Forderung an die Natur stellt.

Die zentrale Stellung des „Nullten Hauptsatzes“ bei der Entwicklung der Wärmelehre erklärt sich aus einer Tendenz, die Temperatur als eine Systemgröße zu verstehen, die sich nur messtechnisch und damit von außerhalb erschließen lässt. Dieses Missverständnis hält sich hartnäckig, obwohl die Königin aller Temperaturen, die Thermodynamische Temperatur, als partielle Ableitung der Inneren Energie nach der Entropie definitiv selbst eine Zustandsfunktion ist.