Terminen tasapaino
Selitämme, mikä on lämpötasapaino, mikä se on ja mitä kaavaa se käyttää. Lisäksi termodynamiikan nollalaki ja esimerkit.
Mikä on lämpötasapaino?
Fysiikassa tilaa, jossa kaksi mekaanisessa kosketuksessa olevaa tai johtavan pinnan erottamaa kappaletta on yhtä suuri kuin niiden alun perin erilaiset lämpötilat, johtuen yhden lämpöä säteilyttämisestä, kutsutaan lämpötasapainoksi. kohti toista, kunnes tasapaino saavutetaan.
Jos meillä on kaksi esinettä kosketuksessa, toinen kuumempi kuin toinen, ajan myötä molemmilla on taipumus saavuttaa sama lämpötila ja jos lämpöä ei menetetä muihin esineisiin, he pitävät tästä lähtien yllä lämpötasapainoa, ts. Lämpötilaa vakio.
Se voi palvella sinua: Lämmönjohtavuus.
Mikä on lämpötasapaino?
Tämä ilmiö voidaan selittää mikroskooppisesti, ymmärtämällä ensin, että esineiden lämmön (lämpötilan) aste liittyy niiden hiukkasten keskimääräiseen kineettiseen energiaan, olivatpa ne sitten atomeja, molekyylejä tai niitä, jotka tulisi ottaa huomioon. Tätä keskiarvoa kutsutaan fysiikassa yleisesti "sisäiseksi energiaksi", joten mitä suurempi kineettinen energia, sitä suurempi sisäinen energia ja sitä korkeampi järjestelmän lämpötila .
Se, että kineettinen energia, joka on ei-paikallaan (joka ei välttämättä jää esineeseen), on mahdollista ymmärtää, että kaksi kosketuksessa olevaa kehoa jatkaa energianvaihtoa ajan kuluessa . Ja niin, termisen tasapainon piste saavutetaan, kun molekyylien välinen kineettinen energia jakautuu koko järjestelmään, toisin sanoen molemmille elimille, jotka alkavat toimia yhtenä termodynaamisena järjestelmänä, jolla on sama määrä sisäinen energia ja siten lämpötila.
Termisen tasapainon kaava
Termisen tasapainon ilmaisu ilmaistaan celsiusasteina, kuten mikä tahansa lämpötila, ja se on tulosta kahden kappaleen välisen lämpötilaeron laskennasta, joten ensin on määritettävä lämmön määrä (Q), jonka kukin menettää.
Tämä määritetään käyttämällä kaavaa Q = m. Ce. Δt, missä m on kehon massa, Ce sen ominaislämpö ilmaistuna kalkina / gr ° C ja Δt lämpötilan vaihtelu, toisin sanoen: Δt = tf - ti, lopullinen aika miinus aloitusaika.
Kun Q on laskettu jokaiselle vartalolle, voimme verrata niitä tietäen, että lämpötasapaino esiintyy kehon 1 ja rungon 2 välisissä lämpötiloissa yhtä suurena, niin että Q1 = Q2, ts. Saavutettu lämpö = lämpöhäviö . Lämpö, jonka kylmäin vartalo saa, on lämpö, jonka kuumin ruumiin menettää .
Termodynamiikan nollalaki
Tätä periaatetta ilmaistaan niin sanotussa termodynamiikan nollalaissa, jonka RH Fowler ilmaisi vuonna 1931 seuraavasti: Jos kaksi järjestelmää A ja B ovat kumpikin erikseen tasapainossa Terminen kolmannen järjestelmän kanssa, jota kutsumme C: ksi, niin A ja B ovat myös lämpötasapainossa toistensa välillä.
Eli: jos A = C ja B = C, niin A = B.
Tämän termodynamiikan matemaattiseen muotoiluun keskittyvän periaatteen ansiosta tiedetään, mitä Maxwell ilmaisi seuraavilla sanoilla: Kaikki lämpö on saman tyyppistä .
Esimerkkejä termisestä tasapainosta
Tässä on muutamia yksinkertaisia esimerkkejä termisestä tasapainosta:
- Kun astumme erittäin kuumaan huoneeseen, havaitsemme välittömän ilman lämmön, mutta annettaessa ajanvaraa kehomme tottuu ja astuu huoneen lämpötilaan tasapainoon, joten lopetamme havaitse lämpötilaero.
- Jos lisäämme kylmällä vedellä varustetun lasisäiliön suurempaan, jossa on kiehuvaa vettä, lämpötilavirta näiden kahden välillä jäähdyttää kuuman veden ja kuumentaa kylmää, kunnes se saavuttaa tasapainotason t Välikerros.
- Keittiön pakastimessa olevat tuotteet ovat lämpötasapainossa niiden välisen jäätyneen ilman suhteen, joten niiden kaikkien lämpötila on sama.
