Contoh Kesetimbangan Termal

Dengan menempatkan dua tubuh dalam kontak yang berbeda suhu, yang lebih panas memberikan sebagian energinya ke yang bersuhu lebih rendah, ke titik di mana kedua suhu sama.

Situasi ini dikenal sebagai kesetimbangan termal, dan justru keadaan di mana suhu dua benda yang awalnya memiliki suhu yang berbeda adalah sama. Itu terjadi ketika suhu menyamakan, aliran panas ditangguhkan, dan kemudian situasi keseimbangan tercapai.

Secara teoritis, kesetimbangan termal merupakan hal mendasar dalam apa yang dikenal sebagai Hukum Nol atau Prinsip nol termodinamika, yang menjelaskan bahwa jika dua sistem yang terpisah pada saat yang sama berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Hukum ini adalah dasar untuk seluruh disiplin termodinamika, yang merupakan cabang fisika yang berhubungan dengan menggambarkan keadaan keseimbangan pada tingkat makroskopik.

Kuantitas panas keseimbangan

Itu persamaan yang menimbulkan kuantifikasi jumlah panas yang dipertukarkan dalam transfer antar benda, memiliki bentuk:

Q = M * C * T

Dimana Q adalah jumlah panas yang dinyatakan dalam kalori, M massa benda yang diteliti, C panas spesifik tubuh, dan T perbedaan suhu.

Dalam situasi kesetimbangan, massa dan panas spesifik mempertahankan nilai aslinya, tetapi perbedaan suhu menjadi 0 karena justru keadaan setimbang dimana tidak ada perubahan suhu.

Suhu keseimbangan

Persamaan penting lainnya untuk gagasan kesetimbangan termal adalah persamaan yang berusaha untuk menyatakan suhu yang sistem terpadu. Dapat diterima bahwa ketika sistem partikel N1, yang berada pada suhu T1, bersentuhan dengan yang lain sistem partikel N2 yang berada pada suhu T2, suhu kesetimbangan diperoleh dengan cara rumus:

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

Dengan cara ini, dapat dilihat bahwa ketika kedua subsistem memiliki jumlah partikel yang sama, suhu kesetimbangan dikurangi menjadi rata-rata antara dua suhu awal. Ini dapat digeneralisasi untuk hubungan antara lebih dari dua subsistem.

Contoh kesetimbangan termal

Berikut adalah beberapa contoh situasi di mana kesetimbangan termal terjadi:

1. Mengukur suhu tubuh melalui termometer bekerja seperti itu. Durasi yang berkepanjangan yang harus dimiliki termometer dengan tubuh untuk dapat diukur benar derajat suhu disebabkan tepat waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan panas.
2. Itu produk yang dijual 'alami' bisa saja melewati lemari es. Namun, setelah beberapa waktu di luar lemari es, dalam kontak dengan lingkungan alam, mereka mencapai keseimbangan termal dengannya.
3. Keabadian gletser di laut dan di kutub itu adalah kasus tertentu dari kesetimbangan termal. Tepatnya, peringatan tentang pemanasan global mereka banyak berkaitan dengan peningkatan suhu laut, dan kemudian keseimbangan termal di mana sebagian besar es mencair.
4. Ketika seseorang keluar dari mandi, dia relatif dingin karena tubuh telah mencapai keseimbangan dengan air panas, dan sekarang harus mencapai keseimbangan dengan lingkungan.
5. Saat ingin mendinginkan secangkir kopi, tambahkan susu dingin ke dalamnya.
6. Zat seperti mentega sangat sensitif terhadap perubahan suhu, dan dengan waktu yang sangat singkat dalam kontak dengan lingkungan pada suhu alami, mereka mencapai kesetimbangan dan meleleh.
7. Dengan meletakkan tangan Anda di pagar yang dingin, untuk sementara waktu, tangan menjadi lebih dingin.
8. Sebuah toples dengan satu kilo es krim akan meleleh lebih lambat dari yang lain dengan seperempat kilo es krim yang sama. Ini dihasilkan oleh persamaan di mana massa menentukan karakteristik kesetimbangan termal.
9. Ketika es batu ditempatkan dalam segelas air, kesetimbangan termal juga terjadi. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa kesetimbangan menyiratkan perubahan keadaan, karena melewati 100 ° C di mana air berubah dari padat menjadi cair.
10. Tambahkan air dingin ke tingkat air panas, di mana keseimbangan tercapai dengan sangat cepat pada suhu yang lebih dingin dari aslinya.

Ikuti dengan: