Exemples d'équilibre thermique

En mettant en contact deux corps qui sont à des températures, celui qui est le plus chaud donne une partie de son énergie à celui qui a le moins de température, au point où les deux températures sont égales.

Cette situation est connue sous le nom équilibre thermique, et c'est précisément l'état dans lequel les températures de deux corps qui avaient initialement des températures différentes sont égales. Il arrive que lorsque les températures s'égalisent, le flux de chaleur est suspendu, puis la situation d'équilibre est atteinte.

Théoriquement, l'équilibre thermique est fondamental dans ce qu'on appelle la loi zéro ou la Principe zéro de la thermodynamique, ce qui explique que si deux systèmes séparés sont en même temps en équilibre thermique avec un troisième système, ils sont en équilibre thermique l'un avec l'autre. Cette loi est fondamentale pour toute la discipline de la thermodynamique, qui est la branche de la physique qui traite de la description des états d'équilibre à un niveau macroscopique.

Quantité de chaleur d'équilibre

La équation qui donne lieu à la quantification de la quantité de chaleur échangée dans les transferts entre les corps, a la forme :

Q = M * C * T

Q étant la quantité de chaleur exprimée en calories, M la masse du corps étudié, C la chaleur spécifique du corps, et T la différence de température.

Dans une situation d'équilibre, la masse et la chaleur spécifique conservent leur valeur d'origine, mais la différence de la température devient 0 parce que précisément la situation d'équilibre où il n'y a pas de changements dans Température.

Température d'équilibre

Une autre équation importante pour l'idée d'équilibre thermique est celle qui cherche à exprimer la température que le système unifié. Il est admis que lorsqu'un système de particules N1, qui est à la température T1, entre en contact avec un autre système de particules N2 qui est à la température T2, la température d'équilibre est obtenue au moyen de la formule:

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

De cette façon, on peut voir que lorsque les deux sous-systèmes ont le même nombre de particules, la température d'équilibre est ramenée à une moyenne entre les deux températures initiales. Cela peut être généralisé pour les relations entre plus de deux sous-systèmes.

Exemples d'équilibre thermique

Voici quelques exemples de situations où l'équilibre thermique se produit :

1. La mesure de la température corporelle à l'aide d'un thermomètre fonctionne de cette façon. La durée prolongée que le thermomètre doit avoir en contact avec le corps pour pouvoir quantifier vrai les degrés de température sont dus précisément au temps qu'il faut pour atteindre l'équilibre thermique.
2. Les produits qui sont vendus « al natural » pourraient être passés au réfrigérateur. Cependant, après un certain temps hors du réfrigérateur, au contact de l'environnement naturel, ils ont atteint un équilibre thermique avec celui-ci.
3. La permanence des glaciers dans le mers et aux pôles c'est un cas particulier d'équilibre thermique. Précisément, les alertes concernant la réchauffement global ils ont beaucoup à voir avec une augmentation de la température des mers, puis un équilibre thermique où une grande partie de cette glace fond.
4. Quand une personne sort du bain, il a relativement froid parce que le corps s'est équilibré avec l'eau chaude, et maintenant il doit s'équilibrer avec l'environnement.
5. Lorsque vous cherchez à refroidir une tasse de café, ajoutez-y du lait froid.
6. Des substances telles que le beurre sont très sensibles aux changements de température, et avec un temps de contact très court avec l'environnement à température naturelle, elles s'équilibrent et fondent.
7. En posant la main sur une rampe froide, pendant un certain temps, la main devient plus froide.
8. Un pot avec un kilo de glace fondra plus lentement qu'un autre avec un quart de kilo de la même glace. Ceci est produit par l'équation dans laquelle la masse détermine les caractéristiques de l'équilibre thermique.
9. Lorsqu'un glaçon est placé dans un verre d'eau, un équilibre thermique se produit également. La seule différence est que l'équilibre implique un changement d'état, car il passe par 100°C où l'eau passe d'un solide à un liquide.
10. Ajouter de l'eau froide à un débit d'eau chaude, où l'équilibre est atteint très rapidement à une température plus froide que l'originale.

Suivre avec: