Przykłady równowagi termicznej

Przez zetknięcie się dwóch ciał, które są ze sobą w różnym stopniu temperatury, ten, który jest cieplejszy, oddaje część swojej energii temu, który ma niższą temperaturę, do punktu, w którym obie temperatury są sobie równe.

Ta sytuacja jest znana jako równowaga termiczna; równowaga cieplnai jest to dokładnie stan, w którym temperatury dwóch ciał, które początkowo miały różne temperatury, są sobie równe. Zdarza się, że gdy temperatury się wyrównują, przepływ ciepła zostaje wstrzymany, a następnie osiągana jest sytuacja równowagi.

Teoretycznie równowaga termiczna ma fundamentalne znaczenie w tzw. prawie zerowym lub Zerowa zasada termodynamiki, co wyjaśnia, że ​​jeśli dwa oddzielne układy są jednocześnie w równowadze termicznej z trzecim układem, to są one ze sobą w równowadze termicznej. Prawo to jest fundamentalne dla całej dyscypliny termodynamiki, którą jest gałąź fizyki która zajmuje się opisywaniem stanów równowagi na poziomie makroskopowym.

Równowaga ilość ciepła

równanie co daje podstawę do kwantyfikacji ilości ciepła, które jest wymieniane w transferach między ciałami, ma postać:

Q = M * C * T

Q będąca ilością ciepła wyrażoną w kalorie, M masa badanego ciała, C the ciepło właściwe ciała, a ΔT różnicę temperatur.

W sytuacji równowagi masa i ciepło właściwe zachowują swoją pierwotną wartość, ale różnica temperatura staje się 0, ponieważ dokładnie sytuacja równowagi, w której nie ma zmian w temperatura.

Temperatura równowagi

Innym ważnym równaniem dla idei równowagi termicznej jest to, które ma na celu wyrażenie temperatury, ujednolicony system. Przyjmuje się, że gdy układ cząstek N1, który ma temperaturę T1, styka się z innym układ cząstek N2 w temperaturze T2, temperaturę równowagi uzyskuje się przez formuła:

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

W ten sposób widać, że kiedy oba podsystemy mają taką samą liczbę cząstek, temperatura równowagi zmniejsza się do średniej między dwiema temperaturami początkowymi. Można to uogólnić dla relacji między więcej niż dwoma podsystemami.

Przykłady równowagi termicznej

Oto kilka przykładów sytuacji, w których występuje równowaga termiczna:

1. W ten sposób działa pomiar temperatury ciała za pomocą termometru. Dłuższy czas, przez jaki termometr musi mieć kontakt z ciałem, aby móc określić ilościowo prawda, że ​​stopnie temperatury wynikają dokładnie z czasu potrzebnego do osiągnięcia równowagi termiczny.
2. produkty które są sprzedawane „al natural” mogły przejść przez lodówkę. Jednak po pewnym czasie poza lodówką, w kontakcie ze środowiskiem naturalnym, osiągnęły z nim równowagę termiczną.
3. Trwałość lodowców w morza a na biegunach jest to szczególny przypadek równowagi termicznej. Dokładniej, alerty dotyczące globalne ocieplenie mają one wiele wspólnego ze wzrostem temperatury mórz, a następnie z równowagą termiczną, w której topi się duża część tego lodu.
4. Kiedy człowiek wychodzi z kąpieli, jest mu stosunkowo zimno, ponieważ ciało doszło do równowagi z gorącą wodą, a teraz musi dojść do równowagi z otoczeniem.
5. Chcąc schłodzić filiżankę kawy, dodając do niej zimne mleko.
6. Substancje takie jak masło są bardzo wrażliwe na zmiany temperatury iw bardzo krótkim czasie kontaktu z otoczeniem w naturalnej temperaturze osiągają równowagę i topią się.
7. Kładąc na jakiś czas dłoń na zimnej poręczy, dłoń staje się zimniejsza.
8. Słoik z kilogramem lodów stopi się wolniej niż inny z ćwierć kilograma tych samych lodów. Wynika to z równania, w którym masa określa charakterystykę równowagi termicznej.
9. Kiedy kostka lodu zostanie umieszczona w szklance wody, również zachodzi równowaga termiczna. Jedyna różnica polega na tym, że równowaga implikuje zmianę stanu, ponieważ przechodzi przez 100 ° C, gdzie woda przechodzi ze ciała stałego w ciecz.
10. Dodaj zimną wodę do tempa gorącej wody, gdzie równowaga zostanie osiągnięta bardzo szybko w temperaturze niższej niż oryginalna.

Postępuj zgodnie z: