ตัวอย่างสมดุลความร้อน

โดยให้สองร่างสัมผัสกันที่ต่างกัน อุณหภูมิตัวที่ร้อนกว่าจะให้พลังงานส่วนหนึ่งแก่ตัวที่มีอุณหภูมิน้อยกว่าจนถึงจุดที่อุณหภูมิทั้งสองเท่ากัน

สถานการณ์นี้เรียกว่า สมดุลความร้อนและมันเป็นสถานะที่แน่นอนซึ่งอุณหภูมิของวัตถุสองชิ้นที่มีอุณหภูมิต่างกันในตอนแรกนั้นเท่ากัน มันเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิเท่ากันการไหลของความร้อนจะหยุดลงและจากนั้นก็ถึงสถานการณ์สมดุล

ในทางทฤษฎี สมดุลความร้อนเป็นพื้นฐานในสิ่งที่เรียกว่ากฎศูนย์หรือ หลักการศูนย์ของอุณหพลศาสตร์ซึ่งอธิบายว่าถ้าระบบสองระบบแยกจากกันอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนกับระบบที่สามในเวลาเดียวกัน ระบบทั้งสองจะอยู่ในสมดุลความร้อนซึ่งกันและกัน กฎข้อนี้เป็นพื้นฐานของระเบียบวินัยทางอุณหพลศาสตร์ทั้งหมด ซึ่งก็คือ สาขาฟิสิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการอธิบายสภาวะสมดุลในระดับมหภาค

ปริมาณความร้อนสมดุล

สมการ ซึ่งทำให้เกิดการหาปริมาณของปริมาณความร้อนที่แลกเปลี่ยนในการถ่ายเทระหว่างวัตถุมีรูปแบบดังนี้

ถาม = ม * ค * ΔT

Q คือปริมาณความร้อนที่แสดงใน แคลอรี่, M มวลของร่างกายภายใต้การศึกษา, C the ความร้อนจำเพาะ ของร่างกายและ ΔT ความแตกต่างของอุณหภูมิ

ในสถานการณ์สมดุล มวลและความร้อนจำเพาะจะคงค่าเดิมไว้ แต่ความแตกต่างของ the อุณหภูมิกลายเป็น 0 เนื่องจากสภาวะสมดุลที่แน่นอนซึ่งไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน อุณหภูมิ.

อุณหภูมิสมดุล

สมการที่สำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับแนวคิดเรื่องสมดุลความร้อนคือสมการที่พยายามแสดงอุณหภูมิที่ ระบบครบวงจร. เป็นที่ยอมรับกันว่าเมื่อระบบของอนุภาค N1 ซึ่งอยู่ที่อุณหภูมิ T1 มาสัมผัสกับอีกตัวหนึ่ง ระบบของอนุภาค N2 ที่อุณหภูมิ T2 จะได้อุณหภูมิสมดุลโดยวิธี สูตร:

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

ด้วยวิธีนี้จะเห็นได้ว่าเมื่อ ทั้งระบบย่อย มีจำนวนอนุภาคเท่ากัน อุณหภูมิสมดุลจะลดลงเป็นค่าเฉลี่ยระหว่างอุณหภูมิเริ่มต้นทั้งสอง ซึ่งสามารถสรุปได้สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างระบบย่อยมากกว่าสองระบบ

ตัวอย่างของสมดุลความร้อน

ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของสถานการณ์ที่เกิดสภาวะสมดุลทางความร้อน:

1. การวัดอุณหภูมิร่างกายด้วยเทอร์โมมิเตอร์ทำงานในลักษณะนั้น ระยะเวลานานที่เทอร์โมมิเตอร์ต้องสัมผัสกับร่างกายจึงจะสามารถหาปริมาณได้ จริง องศาของอุณหภูมินั้นเกิดจากเวลาที่ใช้ไปถึงสมดุลอย่างแม่นยำequi ความร้อน
2. สินค้า ที่จำหน่าย 'al natural' สามารถผ่านตู้เย็นได้ อย่างไรก็ตาม หลังจากอยู่นอกตู้เย็นไประยะหนึ่ง เมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ พวกเขาก็เข้าสู่สมดุลทางความร้อนกับตู้เย็น
3. ความคงอยู่ของธารน้ำแข็งใน ทะเล และที่ขั้วก็เป็นกรณีพิเศษของสมดุลความร้อน อย่างแม่นยำการแจ้งเตือนเกี่ยวกับ ภาวะโลกร้อน พวกมันมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับการเพิ่มอุณหภูมิของทะเล จากนั้นจึงเกิดสมดุลทางความร้อนที่น้ำแข็งส่วนใหญ่ละลาย
4. เมื่อคนออกจากการอาบน้ำ พวกเขาจะค่อนข้างเย็นเพราะร่างกายได้เข้าสู่สภาวะสมดุลกับน้ำร้อน และตอนนี้ก็ต้องเข้าสู่สภาวะสมดุลกับสิ่งแวดล้อม
5. เมื่อมองหากาแฟเย็น ๆ ให้เติมนมเย็นลงไป
6. สารอย่างเช่น เนยมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างมาก และเมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่อุณหภูมิธรรมชาติในเวลาอันสั้น พวกมันจะเข้าสู่สมดุลและหลอมละลาย
7. โดยการวางมือบนราวจับที่เย็นจัด ชั่วขณะหนึ่ง มือจะเย็นลง
8. ขวดโหลที่มีไอศกรีมหนึ่งกิโลกรัมจะละลายช้ากว่าไอศกรีมชนิดเดียวกันหนึ่งในสี่ของกิโลกรัม สิ่งนี้เกิดจากสมการที่มวลกำหนดคุณสมบัติของสมดุลความร้อน
9. เมื่อวางก้อนน้ำแข็งลงในแก้วน้ำ จะเกิดสภาวะสมดุลทางความร้อนเช่นกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือความสมดุลแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของสถานะ เพราะมันผ่าน 100 ° C โดยที่น้ำเปลี่ยนจากของแข็งไปเป็นของเหลว
10. เติมน้ำเย็นลงในอัตราน้ำร้อนที่ถึงจุดสมดุลอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิที่เย็นกว่าอุณหภูมิเดิม

ตามด้วย: