Eksempler på termisk likevekt

Ved å sette to kropper i kontakt som er forskjellige temperaturer, den som er varmere gir en del av energien til den med lavere temperatur, til det punktet hvor begge temperaturene er like.

Denne situasjonen er kjent som termisk likevekt, og det er nettopp tilstanden der temperaturene til to legemer som opprinnelig hadde forskjellige temperaturer, var like. Det skjer at når temperaturene utjevnes, blir varmestrømmen suspendert, og deretter er likevektssituasjonen nådd.

Teoretisk sett er termisk likevekt grunnleggende i det som er kjent som nullloven eller Null prinsipp for termodynamikk, som forklarer at hvis to separate systemer er samtidig i termisk likevekt med et tredje system, er de i termisk likevekt med hverandre. Denne loven er grunnleggende for hele disiplinen termodynamikk, som er gren av fysikk som tar for seg å beskrive likevektstilstandene på et makroskopisk nivå.

Vektmengde i likevekt

De ligning som gir opphav til kvantifisering av mengden varme som utveksles i overføringene mellom kroppene, har formen:

Q = M * C * AT

Q er mengden varme uttrykt i kalorier, M massen av kroppen som studeres, C den spesifikk varme av kroppen, og ΔT temperaturforskjellen.

I en likevektssituasjon beholder massen og den spesifikke varmen sin opprinnelige verdi, men forskjellen på temperaturen blir 0 fordi nettopp likevektssituasjonen der det ikke er noen endringer i temperatur.

Likevektstemperatur

En annen viktig ligning for ideen om termisk likevekt er den som søker å uttrykke temperaturen som enhetlig system. Det er akseptert at når et system av N1-partikler, som har temperaturen T1, kommer i kontakt med en annen system av N2-partikler som er ved temperatur T2, blir likevektstemperaturen oppnådd ved hjelp av formel:

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

På denne måten kan man se at når begge delsystemene har samme antall partikler, er likevektstemperaturen redusert til et gjennomsnitt mellom de to innledende temperaturene. Dette kan generaliseres for forhold mellom mer enn to delsystemer.

Eksempler på termisk likevekt

Her er noen eksempler på situasjoner der termisk likevekt oppstår:

1. Måling av kroppstemperatur gjennom et termometer fungerer på den måten. Den lengre varigheten termometeret må ha i kontakt med kroppen for å kunne kvantifisere sant temperaturene skyldes nøyaktig tiden det tar å nå likevekt termisk.
2. De Produkter som selges ‘helt naturlig’ kunne ha gått gjennom et kjøleskap. Men etter en stund utenfor kjøleskapet, i kontakt med det naturlige miljøet, nådde de termisk likevekt med det.
3. Breenes varighet i hav og ved polene er det et spesielt tilfelle av termisk likevekt. Nettopp varslene angående global oppvarming de har mye å gjøre med en økning i temperaturen i havene, og deretter en termisk likevekt der mye av den isen smelter.
4. Når en person kommer ut av badingen, er de relativt kalde fordi kroppen hadde kommet i likevekt med varmt vann, og nå må den komme i likevekt med miljøet.
5. Når du ønsker å avkjøle en kopp kaffe, tilsett kald melk i den.
6. Stoffer som smør er veldig følsomme for endringer i temperaturen, og med veldig kort tid i kontakt med miljøet ved naturlig temperatur, kommer de i likevekt og smelter.
7. Ved å legge hånden din på et kaldt rekkverk, blir det en stund kaldere.
8. En krukke med en kilo is vil smelte tregere enn en annen med en kvart kilo av den samme isen. Dette er produsert av ligningen der massen bestemmer egenskapene til den termiske likevekten.
9. Når en isterning plasseres i et glass vann, oppstår også en termisk likevekt. Den eneste forskjellen er at likevekt innebærer en tilstandsendring, fordi den går gjennom 100 ° C der vannet går fra et fast stoff til en væske.
10. Tilsett kaldt vann til en hastighet på varmt vann, hvor likevekt oppnås veldig raskt ved en temperatur kaldere enn originalen.

Følg med: