熱力學(xué)第零定律（英語(yǔ)：Zeroth Law of Thermodynamics），又稱(chēng)熱平衡定律，是熱力學(xué)的四條基本定律之一，是一個(gè)關(guān)于互相接觸的物體于熱平衡時(shí)的描述，并為溫度提供了理論基礎(chǔ)。最常用的定律表述是：
“ 若兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)均與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，此兩個(gè)系統(tǒng)也必互相處于熱平衡?！?/span>
換句話說(shuō)，第零定律是指：在一個(gè)數(shù)學(xué)二元關(guān)系之中，熱平衡是遞移的。
熱力學(xué)第零定律歷史
第零定律比起其他任何定律更為基本，但直到二十世紀(jì)三十年代前一直都未有察覺(jué)到有需要把這種現(xiàn)象以定律的形式表達(dá)。第零定律是由英國(guó)物理學(xué)家拉爾夫·福勒于1939年正式提出，比熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律晚了80余年，但是第零定律是后面幾個(gè)定律的基礎(chǔ)，所以叫做熱力學(xué)第零定律。
概要
一個(gè)熱平衡系統(tǒng)的宏觀物理性質(zhì)（壓強(qiáng)、溫度、體積等）都不會(huì)隨時(shí)間而改變。一杯放在餐桌上的熱咖啡，由于咖啡正在冷卻，所以這杯咖啡與外界環(huán)境并非處于平衡狀態(tài)。當(dāng)咖啡不再降溫時(shí)，它的溫度就相當(dāng)于室溫，并且與外界環(huán)境處于平衡狀態(tài)。
兩個(gè)互相處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)會(huì)滿足以下條件：
1、兩者各自處于平衡狀態(tài)；
2、兩者在可以交換熱量的情況下，仍然保持平衡狀態(tài)。進(jìn)而推廣之，如果能夠肯定兩個(gè)系統(tǒng)在可以交換熱量的情況下物理性質(zhì)也不會(huì)發(fā)生變化時(shí)，即使不容許兩個(gè)系統(tǒng)交換熱量，也可以肯定互為平衡狀態(tài)。
因此，熱平衡是熱力學(xué)系統(tǒng)之間的一種關(guān)系。數(shù)學(xué)上，第零定律表示這是一種等價(jià)關(guān)系。（技術(shù)上，需要同時(shí)包括系統(tǒng)自己亦都處于熱平衡。）
第零定律與溫度
第零定律說(shuō)明任何兩個(gè)系統(tǒng)的熱平衡關(guān)系都是等價(jià)的，而經(jīng)常被認(rèn)為可于建立一個(gè)溫度函數(shù)；更隨便的說(shuō)法是可以制造溫度計(jì)。而這個(gè)問(wèn)題是其中一個(gè)熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)哲學(xué)的題目。
在熱力學(xué)變量的空間中，溫度為定值的區(qū)域可看作一個(gè)面，其為鄰近的面提供自然的順序。于是可建立一個(gè)連續(xù)的總體溫度函數(shù)。按此定義的溫度實(shí)際上未必如攝氏溫度尺般，而是一個(gè)函數(shù)。該恒溫面的維度是熱力學(xué)變量的總數(shù)減一，例如對(duì)于有三個(gè)熱力學(xué)變量 P、 V、n的理想氣體，其恒溫面是塊二維面。若兩個(gè)均為理想氣體的系統(tǒng)處于熱平衡，則：
其中， Pi是第 i個(gè)系統(tǒng)的壓力，Vi是第 i個(gè)系統(tǒng)的體積，? Ni是第 i個(gè)系統(tǒng)的摩爾數(shù)或原子數(shù)目。
這樣，溫度相同時(shí) PV/N為一常數(shù)，故可引入常數(shù)R來(lái)定義溫度T，使得 PV/N=RT。這樣，這種系統(tǒng)可作為溫度計(jì)較準(zhǔn)其他系統(tǒng)，此即為理想氣體溫度計(jì)。
熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第三定律
