Παραδείγματα θερμικής ισορροπίας

Βάζοντας δύο σώματα σε επαφή που είναι διαφορετικά θερμοκρασίες, αυτό που είναι πιο ζεστό δίνει μέρος της ενέργειάς του σε αυτό με λιγότερη θερμοκρασία, στο σημείο όπου και οι δύο θερμοκρασίες είναι ίσες.

Αυτή η κατάσταση είναι γνωστή ως θερμική ισορροπία, και είναι ακριβώς η κατάσταση στην οποία οι θερμοκρασίες δύο σωμάτων που είχαν αρχικά διαφορετικές θερμοκρασίες είναι ίσες. Συμβαίνει ότι όταν οι θερμοκρασίες εξισορροπούνται, η ροή θερμότητας αναστέλλεται και έπειτα επιτυγχάνεται η κατάσταση ισορροπίας.

Θεωρητικά, η θερμική ισορροπία είναι θεμελιώδης σε αυτό που είναι γνωστό ως μηδενικός νόμος ή Μηδενική αρχή της θερμοδυναμικής, που εξηγεί ότι εάν δύο ξεχωριστά συστήματα βρίσκονται ταυτόχρονα σε θερμική ισορροπία με ένα τρίτο σύστημα, βρίσκονται σε θερμική ισορροπία μεταξύ τους. Αυτός ο νόμος είναι θεμελιώδης για ολόκληρη την πειθαρχία της θερμοδυναμικής, η οποία είναι κλάδος της φυσικής που ασχολείται με την περιγραφή των καταστάσεων ισορροπίας σε μακροσκοπικό επίπεδο.

Ποσότητα θερμότητας ισορροπίας

ο εξίσωση η οποία προκαλεί τον ποσοτικό προσδιορισμό της ποσότητας θερμότητας που ανταλλάσσεται στις μεταφορές μεταξύ των σωμάτων, έχει τη μορφή:

Ε = Μ * Γ * ΔΤ

Q είναι η ποσότητα θερμότητας που εκφράζεται σε θερμίδες, M τη μάζα του υπό μελέτη σώματος, C the ειδική θερμότητα του σώματος, και ΔT η διαφορά θερμοκρασίας.

Σε μια κατάσταση ισορροπίας, η μάζα και η ειδική θερμότητα διατηρούν την αρχική τους τιμή, αλλά η διαφορά του η θερμοκρασία γίνεται 0 επειδή ακριβώς η κατάσταση ισορροπίας όπου δεν υπάρχουν αλλαγές θερμοκρασία.

Θερμοκρασία ισορροπίας

Μια άλλη σημαντική εξίσωση για την ιδέα της θερμικής ισορροπίας είναι αυτή που επιδιώκει να εκφράσει τη θερμοκρασία που ενοποιημένο σύστημα. Είναι αποδεκτό ότι όταν ένα σύστημα σωματιδίων Ν1, το οποίο είναι σε θερμοκρασία Τ1, έρχεται σε επαφή με άλλο σύστημα σωματιδίων Ν2 που είναι σε θερμοκρασία Τ2, η θερμοκρασία ισορροπίας λαμβάνεται από τύπος:

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

Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να φανεί ότι όταν και τα δύο υποσυστήματα έχουν τον ίδιο αριθμό σωματιδίων, η θερμοκρασία ισορροπίας μειώνεται σε ένα μέσο όρο μεταξύ των δύο αρχικών θερμοκρασιών. Αυτό μπορεί να γενικευτεί για σχέσεις μεταξύ περισσότερων από δύο υποσυστημάτων.

Παραδείγματα θερμικής ισορροπίας

Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα καταστάσεων όπου συμβαίνει θερμική ισορροπία:

1. Η μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος μέσω ενός θερμομέτρου λειτουργεί έτσι. Η παρατεταμένη διάρκεια που το θερμόμετρο πρέπει να έρθει σε επαφή με το σώμα για να είναι σε θέση να ποσοτικοποιηθεί Είναι αλήθεια ότι οι βαθμοί θερμοκρασίας οφείλονται ακριβώς στο χρόνο που απαιτείται για την επίτευξη ισορροπίας θερμικός.
2. ο προϊόντα που πωλούνται «φυσικά» θα μπορούσαν να έχουν περάσει από ψυγείο. Ωστόσο, μετά από λίγο καιρό έξω από το ψυγείο, σε επαφή με το φυσικό περιβάλλον, έφτασαν σε θερμική ισορροπία με αυτό.
3. Η μονιμότητα των παγετώνων στο θάλασσες και στους πόλους είναι μια συγκεκριμένη περίπτωση θερμικής ισορροπίας. Ακριβώς, οι ειδοποιήσεις σχετικά με το παγκόσμια υπερθέρμανση έχουν πολλά να κάνουν με την αύξηση της θερμοκρασίας των θαλασσών και στη συνέχεια με μια θερμική ισορροπία όπου λιώνει μεγάλο μέρος αυτού του πάγου.
4. Όταν ένα άτομο βγαίνει από το μπάνιο, είναι σχετικά κρύο επειδή το σώμα είχε βρεθεί σε ισορροπία με το ζεστό νερό, και τώρα πρέπει να βρεθεί σε ισορροπία με το περιβάλλον.
5. Όταν ψάχνετε να κρυώσετε ένα φλιτζάνι καφέ, προσθέτοντας κρύο γάλα σε αυτό.
6. Ουσίες όπως το βούτυρο είναι πολύ ευαίσθητες στις μεταβολές της θερμοκρασίας και με πολύ σύντομο χρόνο σε επαφή με το περιβάλλον σε φυσική θερμοκρασία, έρχονται σε ισορροπία και τήξη.
7. Βάζοντας το χέρι σας σε ένα κρύο κιγκλίδωμα, για λίγο, το χέρι γίνεται πιο κρύο.
8. Ένα βάζο με ένα κιλό παγωτό θα λιώσει πιο αργά από ένα άλλο με ένα τέταρτο του κιλού του ίδιου παγωτού. Αυτό παράγεται από την εξίσωση στην οποία η μάζα καθορίζει τα χαρακτηριστικά της θερμικής ισορροπίας.
9. Όταν ένας παγάκι τοποθετείται σε ένα ποτήρι νερό, εμφανίζεται επίσης θερμική ισορροπία. Η μόνη διαφορά είναι ότι η ισορροπία συνεπάγεται αλλαγή κατάστασης, διότι περνά στους 100 ° C όπου το νερό πηγαίνει από ένα στερεό σε ένα υγρό.
10. Προσθέστε κρύο νερό σε ρυθμό ζεστού νερού, όπου η ισορροπία επιτυγχάνεται πολύ γρήγορα σε θερμοκρασία χαμηλότερη από την αρχική.

Ακολουθήστε με: