أمثلة على التوازن الحراري

من خلال وضع جسدين على اتصال مختلفين درجات الحرارة، الذي هو أكثر سخونة يعطي جزءًا من طاقته إلى الشخص ذي درجة الحرارة الأقل ، إلى الحد الذي تتساوى فيه درجات الحرارة.

يُعرف هذا الموقف باسم توازن حراري، وهي بالضبط الحالة التي تتساوى فيها درجات حرارة جسمين كان لهما درجات حرارة مختلفة في البداية. يحدث أنه عندما تتساوى درجات الحرارة ، يتم تعليق تدفق الحرارة ، ومن ثم يتم الوصول إلى حالة التوازن.

من الناحية النظرية ، يعتبر التوازن الحراري أساسيًا فيما يعرف بقانون الصفر أو قانون الصفر مبدأ الصفر للديناميكا الحرارية، وهو ما يفسر أنه إذا كان نظامان منفصلان في نفس الوقت في حالة توازن حراري مع نظام ثالث ، فإنهما في حالة توازن حراري مع بعضهما البعض. هذا القانون أساسي لكامل نظام الديناميكا الحرارية ، وهو فرع الفيزياء الذي يتعامل مع وصف حالات التوازن على المستوى العياني.

كمية حرارة التوازن

ال معادلة الذي يؤدي إلى تحديد كمية الحرارة التي يتم تبادلها في عمليات النقل بين الأجسام ، له الشكل:

س = م * ج * Δ ت

Q هو مقدار الحرارة المعبر عنها بـ سعرات حراريه، م كتلة الجسم قيد الدراسة ، ج حرارة نوعية من الجسم ، و T فرق درجة الحرارة.

في حالة التوازن ، تحتفظ الكتلة والحرارة النوعية بقيمتها الأصلية ، ولكن الاختلاف في تصبح درجة الحرارة 0 لأن حالة التوازن على وجه التحديد حيث لا توجد تغييرات فيها درجة الحرارة.

درجة حرارة التوازن

معادلة أخرى مهمة لفكرة التوازن الحراري هي تلك التي تسعى للتعبير عن درجة الحرارة التي نظام موحد. من المقبول أنه عندما يتلامس نظام من جسيمات N1 ، والذي يكون عند درجة حرارة T1 ، مع آخر نظام جزيئات N2 عند درجة حرارة T2 ، يتم الحصول على درجة حرارة التوازن عن طريق معادلة:

(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2)

بهذه الطريقة ، يمكن ملاحظة ذلك متى كلا النظامين الفرعيين لها نفس عدد الجسيمات ، يتم تقليل درجة حرارة التوازن إلى متوسط ​​بين درجتي حرارة أوليتين. يمكن تعميم هذا للعلاقات بين أكثر من نظامين فرعيين.

أمثلة على التوازن الحراري

فيما يلي بعض الأمثلة على المواقف التي يحدث فيها التوازن الحراري:

1. يعمل قياس درجة حرارة الجسم من خلال مقياس حرارة بهذه الطريقة. المدة المطولة التي يجب أن يتصل بها مقياس الحرارة بالجسم ليتمكن من قياسها صحيح أن درجات الحرارة ترجع تحديدًا إلى الوقت الذي يستغرقه الوصول إلى التوازن حراري.
2. ال منتجات التي تباع "طبيعية" قد تمر عبر الثلاجة. ومع ذلك ، بعد فترة من الوقت خارج الثلاجة ، في اتصال مع البيئة الطبيعية ، وصلوا إلى التوازن الحراري معها.
3. دوام الأنهار الجليدية في البحار وفي القطبين ، إنها حالة معينة من التوازن الحراري. على وجه التحديد ، التنبيهات المتعلقة بـ الاحتباس الحرارى لديهم الكثير لتفعله مع زيادة درجة حرارة البحار ، ثم التوازن الحراري حيث يذوب الكثير من هذا الجليد.
4. عندما يخرج الشخص من الاستحمام ، يكون باردًا نسبيًا لأن الجسم كان في حالة توازن مع الماء الساخن ، والآن يجب أن يتوازن مع البيئة.
5. عند البحث عن كوب من القهوة يبرد ، يضاف إليه الحليب البارد.
6. المواد مثل الزبدة حساسة جدًا للتغيرات في درجة الحرارة ، ومع وجود وقت قصير جدًا في التلامس مع البيئة في درجة الحرارة الطبيعية ، فإنها تتوازن وتذوب.
7. بوضع يدك على درابزين بارد لبعض الوقت ، تصبح اليد أكثر برودة.
8. سوف تذوب جرة بها كيلو من الآيس كريم أبطأ من الأخرى بربع كيلو من نفس الآيس كريم. ينتج هذا عن طريق المعادلة التي تحدد فيها الكتلة خصائص التوازن الحراري.
9. عندما يتم وضع مكعب ثلج في كوب من الماء ، يحدث أيضًا توازن حراري. الاختلاف الوحيد هو أن التوازن يعني تغيرًا في الحالة ، لأنه يمر عبر 100 درجة مئوية حيث ينتقل الماء من مادة صلبة إلى سائل.
10. أضف الماء البارد إلى معدل الماء الساخن ، حيث يتم الوصول إلى التوازن بسرعة كبيرة عند درجة حرارة أبرد من الأصلية.

اتبع مع: