Exemple de echilibru termic

Prin punerea în contact a două corpuri diferite temperaturile, cel care este mai fierbinte dă o parte din energia sa celui cu temperatură mai mică, până la punctul în care ambele temperaturi sunt egale.

Această situație este cunoscută sub numele de echilibru termic, și este tocmai starea în care temperaturile a două corpuri care inițial aveau temperaturi diferite sunt egale. Se întâmplă că atunci când temperaturile se egalizează, fluxul de căldură este suspendat și apoi se ajunge la situația de echilibru.

Teoretic, echilibrul termic este fundamental în ceea ce este cunoscut sub numele de Legea zero sau Principiul zero al termodinamicii, ceea ce explică faptul că dacă două sisteme separate sunt în același timp în echilibru termic cu un al treilea sistem, acestea sunt în echilibru termic între ele. Această lege este fundamentală pentru întreaga disciplină a termodinamicii, care este ramura fizicii care se ocupă cu descrierea stărilor de echilibru la nivel macroscopic.

Cantitatea de căldură de echilibru

ecuaţie care dă naștere la cuantificarea cantității de căldură care este schimbată în transferurile dintre corpuri, are forma:

Q = M * C * ΔT

Q fiind cantitatea de căldură exprimată în calorii, M masa corpului studiat, C căldura specifică corpului și ΔT diferența de temperatură.

Într-o situație de echilibru, masa și căldura specifică își păstrează valoarea inițială, dar diferența de temperatura devine 0 deoarece tocmai situația de echilibru în care nu există modificări temperatura.

Temperatura de echilibru

O altă ecuație importantă pentru ideea de echilibru termic este cea care încearcă să exprime temperatura pe care sistem unificat. Se acceptă faptul că atunci când un sistem de particule N1, care se află la temperatura T1, intră în contact cu altul Sistemul de particule N2 care se află la temperatura T2, temperatura de echilibru se obține prin intermediul formulă:

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

În acest fel, se poate observa că atunci când ambele subsisteme au același număr de particule, temperatura de echilibru este redusă la o medie între cele două temperaturi inițiale. Acest lucru poate fi generalizat pentru relațiile dintre mai mult de două subsisteme.

Exemple de echilibru termic

Iată câteva exemple de situații în care apare echilibrul termic:

1. Măsurarea temperaturii corpului printr-un termometru funcționează astfel. Durata prelungită pe care termometrul trebuie să o aibă în contact cu corpul pentru a putea cuantifica adevărat, gradele de temperatură se datorează tocmai timpului necesar atingerii echilibrului termic.
2. produse care sunt vândute „în mod natural” ar fi putut trece printr-un frigider. Cu toate acestea, după ceva timp în afara frigiderului, în contact cu mediul natural, au atins echilibrul termic cu acesta.
3. Permanența ghețarilor în mări iar la poli este un caz particular de echilibru termic. Tocmai, alertele privind încălzire globală au mult de-a face cu o creștere a temperaturii mării și apoi cu un echilibru termic unde o mare parte din gheața se topește.
4. Când o persoană iese din scăldat, este relativ rece, deoarece corpul a ajuns în echilibru cu apa fierbinte, iar acum trebuie să vină în echilibru cu mediul înconjurător.
5. Când căutați să răciți o ceașcă de cafea, adăugați lapte rece.
6. Substanțele precum untul sunt foarte sensibile la schimbările de temperatură și, cu un timp foarte scurt în contact cu mediul la temperatura naturală, ajung în echilibru și se topesc.
7. Punând mâna pe o balustradă rece, pentru un timp, mâna devine mai rece.
8. Un borcan cu un kilogram de înghețată se va topi mai lent decât altul cu un sfert de kilogram din aceeași înghețată. Aceasta este produsă de ecuația în care masa determină caracteristicile echilibrului termic.
9. Când un cub de gheață este plasat într-un pahar cu apă, apare și un echilibru termic. Singura diferență este că echilibrul implică o schimbare de stare, deoarece trece prin 100 ° C, unde apa trece de la un solid la un lichid.
10. Adăugați apă rece la o rată de apă fierbinte, unde echilibrul este atins foarte repede la o temperatură mai rece decât cea originală.

Urmărește cu: