terminen tasapaino

Fyysinen

2022

Selitämme mitä lämpötasapaino on, mistä se koostuu ja mikä sen kaava on. Myös termodynamiikan nollalaki ja esimerkit.

Tietyn ajan kuluttua kaksi kosketuksessa olevaa esinettä saavuttavat saman lämpötilan.

Mikä on lämpötasapaino?

Sisäänfyysistä, Lämpötasapainoksi kutsutaan tilaa, jossa kaksi kosketuksessa olevaa tai johtavalla pinnalla erotettua kappaletta tasoittavat alun perin erilaiset lämpötilansa johtuen lämmön siirtymisestä toisesta toiseen.

Jos meillä on kaksi kosketuksessa olevaa esinettä, joista toinen on kuumempi kuin toinen, molemmat pyrkivät saavuttamaan saman lämpötilan ajan kuluessa, ja jos ne eivät siirry lämpöä kohti muita esineitä, ne säilyttävät vastedes lämpötasapainon, eli a lämpötila vakio.

Mikä on lämpötasapaino?

Terminen tasapainotila syntyy, kun kineettinen energia on yhtä suuri molemmissa kappaleissa.

Tämä ilmiö voidaan selittää mikroskooppisesti ymmärtäen, että esineiden lämpötila liittyy suoraan Kineettinen energia keskiarvo sinunhiukkasia, oleatomeja, molekyylejä, tai ne, jotka pitäisi ottaa huomioon. Tätä keskiarvoa kutsutaan fysiikassa yleisesti "sisäiseksi energiaksi", joten mitä korkeampi kineettinen energia on, sitä suurempi on sisäinen energia ja sitä korkeampi järjestelmän lämpötila.

Kaksi kosketuksessa olevaa kappaletta vaihtavat energiaa ajan kuluessa. Ja siten lämpötasapainopiste saavutetaan, kun molempien kappaleiden kineettinen energia on yhtä suuri, jolloin molemmat kappaleet alkavat toimia yhtenä termodynaamisena järjestelmänä, jolla on sama määrä sisäistä energiaa ja siten lämpötila.

Terminen tasapainon kaava

Terminen tasapainon ilmaisu sisältää kahden kappaleen välisen lämpötilaeron laskemisen, joten niiden vaihtama lämmön määrä (Q) on määritettävä.

Tämä määritetään kaavalla Q = m. Ce. Δt, missä m onmassa- kehosta, Ce suominaislämpö ilmaistaan ​​cal / gr °C:na, ja Δt on lämpötilan vaihtelu, eli: Δt = tf - ti, lopullinen aika miinus alkuaika.

Kun kunkin kappaleen lämpö Q on laskettu, voimme verrata niitä tietäen, että lämpötasapaino esiintyy kappaleen 1 ja kappaleen 2 välisten lämpötilojen yhtäläisyydessä. Lämpötasapainon saavuttamiseksi kylmin kappale saa lämpöä. että kuumin kappale menettää, joten Q1 = Q2, eli saatu lämpö = lämpöhäviö.

Termodynamiikan nollalaki

Termodynamiikan nollasääntö voidaan ilmaista seuraavasti: jos A = C ja B = C, niin A = B.

Tämä periaate ilmaistaan ​​niin kutsutussa termodynamiikan nollalaissa, jonka R. H. Fowler ilmaisi vuonna 1931 seuraavasti: "Jos löydetään kaksi järjestelmää A ja B, kumpikin erikseen, termisessä tasapainossa kolmannen kanssa järjestelmä, jota kutsumme C:ksi, silloin A ja B ovat myös termisessä tasapainossa keskenään ”.

Eli jos A = C ja B = C, niin A = B.

Tämän termodynamiikan matemaattiseen muotoiluun keskittyvän periaatteen ansiosta tiedetään, mitä Maxwell ilmaisi sanoin tällä tavalla: "Kaikki lämpö on samaa tyyppiä."

Esimerkkejä lämpötasapainosta

Tässä on joitain yksinkertaisia ​​esimerkkejä lämpötasapainosta:

  • Kun astumme lämpimään huoneeseen, havaitsemme sen lämmönilmaa heti mutta marginaalillasää, kehomme vaihtaa lämpöä ilman kanssa ja tulee lämpötasapainoon sen kanssa, joten emme enää havaitse lämpötilaeroa.
  • Jos laitamme kylmää vettä sisältävän lasiastian suurempaan, jossa on kiehuvaa vettä, lämpövirta näiden kahden välillä jäähdyttää kuumaa vettä ja lämmittää kylmää, kunnes saavutetaan lämpötasapainon keskitaso.
  • Keittiön pakastimessamme olevat tuotteet ovat lämpötasapainossa niiden välisen jäätyneen ilman suhteen, joten ne kaikki jakavat saman lämpötilan.
!-- GDPR -->