Primjeri toplinske ravnoteže

Stavljanjem dvaju tijela u kontakt koja su različita temperaturama, onaj koji je vrući daje dio svoje energije onome s manje temperature, do točke kada su obje temperature jednake.

Ova je situacija poznata kao toplinska ravnoteža, a upravo je stanje u kojem su temperature dvaju tijela koja su u početku imale različite temperature jednake. Dogodi se da kada se temperature izjednače, protok topline se zaustavi, a zatim se postigne stanje ravnoteže.

Teorijski je toplinska ravnoteža temeljna u onome što je poznato kao Nulti zakon ili Nulti princip termodinamike, što objašnjava da ako su dva odvojena sustava istovremeno u toplinskoj ravnoteži s trećim sustavom, oni su međusobno u toplinskoj ravnoteži. Ovaj je zakon temeljni za cjelokupnu disciplinu termodinamike, koja je grana fizike koja se bavi opisivanjem stanja ravnoteže na makroskopskoj razini.

Ravnotežna količina topline

The jednadžba koja dovodi do kvantificiranja količine topline koja se izmjenjuje u prijenosima između tijela, ima oblik:

Q = M * C * ΔT

Q je količina topline izražena u kalorija, M masa ispitivanog tijela, određena toplina tijela, a ΔT temperaturna razlika.

U ravnotežnoj situaciji, masa i specifična toplina zadržavaju svoju izvornu vrijednost, ali razliku od temperatura postaje 0 jer upravo ravnotežna situacija u kojoj nema promjena u temperatura.

Ravnotežna temperatura

Sljedeća važna jednadžba za ideju toplinske ravnoteže je ona koja želi izraziti temperaturu koja jedinstveni sustav. Prihvaćeno je da kada sustav čestica N1, koji je na temperaturi T1, dođe u kontakt s drugim Sustav čestica N2 koji je na temperaturi T2, ravnotežna temperatura dobiva se pomoću formula:

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

Na taj se način vidi da kada oba podsustava imaju isti broj čestica, ravnotežna temperatura smanjuje se na prosjek između dvije početne temperature. To se može generalizirati za odnose između više od dva podsustava.

Primjeri toplinske ravnoteže

Evo nekoliko primjera situacija u kojima dolazi do toplinske ravnoteže:

1. Mjerenje tjelesne temperature termometrom djeluje na taj način. Produljeno trajanje koje termometar mora imati u kontaktu s tijelom da bi ga mogao kvantificirati istina je da su stupnjevi temperature zaslužni upravo za vrijeme potrebno za postizanje ravnoteže toplinska.
2. The proizvoda koji se prodaju "prirodno" mogli su proći kroz hladnjak. Međutim, nakon nekog vremena izvan hladnjaka, u kontaktu s prirodnim okolišem, postigli su toplinsku ravnotežu s njim.
3. Trajnost ledenjaka u mora a na polovima je to poseban slučaj toplinske ravnoteže. Upravo upozorenja u vezi s globalno zatopljenje imaju puno veze s porastom temperature mora, a zatim s toplinskom ravnotežom gdje se veći dio tog leda topi.
4. Kad osoba izađe iz kupanja, relativno joj je hladno jer je tijelo došlo u ravnotežu s vrućom vodom, a sada mora doći u ravnotežu s okolinom.
5. Kad se želi ohladiti šalica kave, dodajući joj hladno mlijeko.
6. Tvari poput maslaca vrlo su osjetljive na promjene temperature i vrlo kratko vrijeme u dodiru s okolinom na prirodnoj temperaturi dolaze u ravnotežu i tope se.
7. Stavljanjem ruke na hladnu ogradu, neko vrijeme ruka postaje hladnija.
8. Staklenka s kilogramom sladoleda topit će se sporije od druge s četvrt kilograma istog sladoleda. To se dobiva jednadžbom u kojoj masa određuje karakteristike toplinske ravnoteže.
9. Kad se kocka leda stavi u čašu vode, također dolazi do toplinske ravnoteže. Razlika je samo u tome što ravnoteža podrazumijeva promjenu stanja, jer prolazi kroz 100 ° C gdje voda prelazi iz krutine u tekućinu.
10. Dodajte hladnu vodu u brzinu vruće vode, gdje se ravnoteža postiže vrlo brzo na temperaturi hladnijoj od izvorne.

Slijedite sa: