Esimerkkejä termisestä tasapainosta

Laittamalla kosketukseen kaksi eri elintä lämpötiloissa, kuumempi antaa osan energiansa lämpötilaan, jolla on vähemmän lämpötilaa, siihen pisteeseen, jossa molemmat lämpötilat ovat samat.

Tämä tilanne tunnetaan nimellä terminen tasapaino, ja juuri tila, jossa kahden ruumiin lämpötilat olivat alun perin erilaiset, ovat samat. Sattuu, että kun lämpötilat tasaantuvat, lämpövirta keskeytyy ja sitten saavutetaan tasapainotilanne.

Teoriassa terminen tasapaino on perustavanlaatuinen ns. Nollalakina tai Termodynamiikan nolla periaate, mikä selittää, että jos kaksi erillistä järjestelmää on samanaikaisesti lämpötasapainossa kolmannen järjestelmän kanssa, ne ovat termisessä tasapainossa keskenään. Tämä laki on olennainen koko termodynamiikan kurinalaisuudelle, joka on fysiikan haara joka käsittelee tasapainotilojen kuvaamista makroskooppisella tasolla.

Tasapainolämpö

yhtälö joka johtaa kehon välisessä siirtymässä vaihdettavan lämmön määrän kvantifiointiin, on muoto:

Q = M * C * ΔT

Q on lämpömäärä ilmaistuna kaloreitaM tutkittavan ruumiin massa, C ominaislämpö kehon ja ΔT lämpötilaero.

Tasapainotilanteessa massa ja ominaislämpö säilyttävät alkuperäisen arvonsa, mutta ero lämpötilasta tulee 0, koska juuri tasapainotilanne, jossa ei ole muutoksia lämpötila.

Tasapainolämpötila

Toinen tärkeä yhtälö termisen tasapainon ajatukselle on se, joka pyrkii ilmaisemaan lämpötilan, jonka yhtenäinen järjestelmä. On hyväksyttävää, että kun N1-hiukkasten järjestelmä, joka on lämpötilassa T1, joutuu kosketuksiin toisen kanssa N2-hiukkasten järjestelmä, joka on lämpötilassa T2, tasapainolämpötila saadaan kaava:

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

Tällä tavalla voidaan nähdä, että milloin molemmat osajärjestelmät niillä on sama määrä hiukkasia, tasapainolämpötila laskee kahden alkulämpötilan keskiarvoon. Tämä voidaan yleistää useamman kuin kahden osajärjestelmän välisille suhteille.

Esimerkkejä termisestä tasapainosta

Tässä on joitain esimerkkejä tilanteista, joissa esiintyy lämpötasapainoa:

1. Kehon lämpötilan mittaaminen lämpömittarilla toimii tällä tavalla. Pitkä kesto, jonka lämpömittarilla on oltava kosketuksessa kehon kanssa, jotta se voidaan mitata tosi lämpötilan asteet johtuvat juuri tasapainon saavuttamiseen kuluvasta ajasta lämpö.
2. Tuotteet jotka myydään "luonnollisina", olisi voinut käydä jääkaapin läpi. Jonkin ajan kuluttua jääkaapin ulkopuolella, kosketuksissa luonnollisen ympäristön kanssa, he saavuttivat sen kanssa lämpötasapainon.
3. Jäätiköiden pysyvyys meret ja pylväillä se on erityinen termisen tasapainon tapaus. Tarkalleen, ilmoitukset, jotka koskevat ilmaston lämpeneminen heillä on paljon tekemistä merien lämpötilan nousun ja sitten lämpö tasapainon kanssa, jossa suuri osa jäästä sulaa.
4. Kun henkilö tulee ulos uimasta, hän on suhteellisen kylmä, koska ruumis oli saavuttanut tasapainon kuuman veden kanssa, ja nyt sen on oltava tasapainossa ympäristön kanssa.
5. Kun haluat jäähdyttää kupin kahvia, lisää siihen kylmää maitoa.
6. Voin kaltaiset aineet ovat hyvin herkkiä lämpötilan muutoksille, ja hyvin lyhyessä ajassa kosketuksissa ympäristön kanssa luonnollisessa lämpötilassa ne tulevat tasapainoon ja sulavat.
7. Laittamalla kätesi kylmälle kaiteelle, käsi käy kylmemmäksi.
8. Purkki, jossa on kilo jäätelöä, sulaa hitaammin kuin toinen, kun neljännes kiloa samaa jäätelöä. Tämä saadaan yhtälöstä, jossa massa määrittää lämpötasapainon ominaisuudet.
9. Kun jääkuutio asetetaan lasilliseen vettä, syntyy myös terminen tasapaino. Ainoa ero on, että tasapaino merkitsee tilan muutosta, koska se kulkee 100 ° C: n lämpötilassa, jossa vesi siirtyy kiinteästä aineesta nesteeseen.
10. Lisää kylmää vettä kuuman veden määrään, jossa tasapaino saavutetaan hyvin nopeasti alkuperäistä kylmemmässä lämpötilassa.

Seuraa: