ایک گرم مگ کو دھات کے ٹھنڈے چمچ سے چھوئیں تو دونوں میں تبدیلی آتی ہے۔ ان کے درمیان کوئی چیز منتقل ہوتی ہے، اور یہ منتقلی تب رکتی ہے جب مزید کسی تبدیلی کا امکان نہ رہے۔ تھرموڈینامکس (حرکیاتِ حرارت) کا آغاز اس بات کی وضاحت سے ہوتا ہے کہ کیا چیز منتقل ہو رہی ہے، کیا پیمائش کی جا رہی ہے، اور کسی نظام (system) کے لیے تبدیلی کا عمل مکمل ہونے کا کیا مطلب ہے۔
دو اجسام اس وقت حرارتی رابطے میں ہوتے ہیں جب درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے ان کے درمیان توانائی منتقل ہو سکے، مثال کے طور پر کسی مشترکہ سطح کے ذریعے ‘کنڈکشن’ (conduction) کے عمل سے۔ جب یہ تبادلہ مکمل ہو جاتا ہے تو اجسام حرارتی توازن کی حالت میں پہنچ جاتے ہیں۔ حرارتی توازن کا مطلب ہے کہ اگر انہیں چھیڑا نہ جائے تو ان کی قابلِ پیمائش حرارتی حالت وقت کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی، اور درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے ان کے درمیان توانائی کی کوئی مجموعی منتقلی (net energy transfer) نہیں ہوتی۔
تھرمامیٹر ایک تیسرا نظام ہوتا ہے جسے کسی دوسری چیز کے ساتھ حرارتی رابطے میں لایا جاتا ہے۔ اس میں بنیادی مفروضہ یہ ہوتا ہے کہ تھرمامیٹر اتنا چھوٹا ہو، یا اس کا رابطہ اتنا کمزور ہو، کہ وہ اس حتمی توازن کی حالت کو نمایاں طور پر تبدیل نہ کرے جس کی وہ پیمائش کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔
تھرموڈینامکس کا صفرواں قانون (zeroth law) اس طبعی تصور کو درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے ایک مستقل اصول میں بدل دیتا ہے۔
اگر نظام A، نظام C کے ساتھ حرارتی توازن میں ہو، اور نظام B بھی نظام C کے ساتھ حرارتی توازن میں ہو، تو A اور B آپس میں حرارتی توازن میں ہوں گے۔
یہ قانون کوئی عدد (number) شمار نہیں کرتا۔ یہ اس بات کی ضمانت دیتا ہے کہ درجہ حرارت ایک ایسی خصوصیت ہے جو کسی نظام سے منسوب کی جا سکتی ہے، اس طرح کہ مساوی درجہ حرارت کا تعلق حرارتی توازن سے ہوتا ہے۔
وضاحتی منظرنامے (scenario) کا استعمال کرتے ہوئے یہ دیکھیں کہ کون سے اجسام توانائی کا تبادلہ کرتے ہیں، توازن کی حالت میں کیا چیز تبدیل ہونا رک جاتی ہے، اور تھرمامیٹر کس طرح درمیانی نظام C کے طور پر کام کر سکتا ہے۔
اگر A اور B دونوں تھرمامیٹر پر ایک جیسی ریڈنگ ظاہر کریں، تو “زیرو تھ لاء” (zeroth law) کے مطابق ان کا درجہ حرارت مشترک ہے، چاہے A اور B نے کبھی ایک دوسرے کو چھوا بھی نہ ہو۔
حرارت () وہ توانائی ہے جو صرف درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے کسی نظام کی حدود (boundary) کے آر پار منتقل ہوتی ہے۔ اس کا SI یونٹ جول () ہے۔ حرارت کوئی ایسی چیز نہیں جو کسی جسم کے اندر موجود ہو۔ یہ ایک ایسا عمل ہے جو کسی عمل (process) کے دوران وقوع پذیر ہوتا ہے۔
اندرونی توانائی () وہ توانائی ہے جو کسی نظام کے خوردبینی درجاتِ آزادی (microscopic degrees of freedom) میں ذخیرہ ہوتی ہے، جیسے کہ مالیکیولز کی ٹرانسلیشن (انتقالی حرکت)، روٹیشن (گردشی حرکت)، وائبریشن (اہتزازی حرکت) اور باہمی تعاملات۔ اس کا SI یونٹ بھی جول () ہے۔ حرارت کے برعکس، اندرونی توانائی ایک “حالت کی خصوصیت” (state property) ہے۔ توازن (equilibrium) کی حالت میں موجود نظام کے لیے، کا انحصار حالت پر ہوتا ہے، نہ کہ اس راستے پر جس سے گزر کر وہ حالت حاصل کی گئی ہو۔
ان زمروں کو درست طور پر سمجھنے کا ایک آسان طریقہ گرامر کے لحاظ سے فرق کرنا ہے۔ طبیعیات میں “حرارت” (Heat) ایک فعل (verb) ہے، جبکہ “اندرونی توانائی” (Internal energy) ایک اسم (noun) ہے۔
جب مختلف درجہ حرارت والے دو اجسام کو حرارتی رابطے میں لایا جاتا ہے اور انہیں باقی ہر چیز سے الگ تھلگ رکھا جاتا ہے، تو توانائی حرارت کی صورت میں زیادہ درجہ حرارت والے جسم سے کم درجہ حرارت والے جسم کی طرف منتقل ہوتی ہے، یہاں تک کہ وہ ایک مشترکہ حتمی درجہ حرارت تک پہنچ جائیں۔ اس عمل کے دوران، ہر جسم کی اندرونی توانائی تبدیل ہوتی ہے۔ حرارت حدود کے آر پار توانائی کی منتقلی کا طریقہ کار ہے، جبکہ اندرونی توانائی میں تبدیلی وہ عمل ہے جو ہر جسم کے ساتھ پیش آتا ہے۔
اگلا انٹرایکٹو مرحلہ آپ کو کمیت (mass)، مادے اور ابتدائی درجہ حرارت کو تبدیل کرنے کی سہولت دیتا ہے تاکہ ان دو تصورات میں فرق کیا جا سکے جنہیں اکثر مبتدی آپس میں گڈ مڈ کر دیتے ہیں۔ کتنی حرارت منتقل ہوگی اس کا انحصار تفصیلات پر ہوتا ہے، جبکہ حتمی توازن کا درجہ حرارت توانائی کے توازن اور حرارتی خصوصیات پر منحصر ہوتا ہے۔