Мы объясним, что такое тепловое равновесие, из чего оно состоит и какова его формула. Также нулевой закон термодинамики и примеры
Через определенное время два соприкасающихся объекта достигнут одинаковой температуры
Что такое тепловое равновесие?
физике , тепловое равновесие – это состояние, при котором два тела, соприкасающиеся или разделенные проводящей поверхностью, выравнивают свои изначально разные температуры за счет передачи тепла от одного к другому
Если мы имеем два соприкасающихся объекта, один из которых теплее другого, то с течением времени они оба будут стремиться достичь одинаковой температуры и, если не происходит передачи тепла другим объектам, то отныне они будут поддерживать тепловое равновесие, то есть постоянную температуру
Вы можете найти: теплопроводность
Что такое тепловое равновесие?
Состояние теплового равновесия – это когда кинетическая энергия обоих тел уравнивается.
Это явление можно объяснить микроскопически, понимая, что температура объектов напрямую связана со средней кинетической энергией их частиц , будь то атомы молекулы , или все, что удобно рассматривать. Это среднее значение является тем, что в физике принято называть ‘внутренней энергией’, поэтому чем выше кинетическая энергия, тем выше внутренняя энергия и тем выше температура системы
Два тела в контакте обмениваются энергией с течением времени. Итак, точка теплового равновесия достигается, когда кинетическая энергия обоих тел уравнивается, так что оба тела начинают работать как единая термодинамическая система, наделенная одинаковым количеством внутренней энергии и, следовательно, температурой
Формула теплового равновесия
Выражение теплового равновесия предполагает вычисление разности температур между двумя телами, поэтому необходимо определить количество тепла (Q), которым они обмениваются
Этот определяется по формуле Q = m.Ce.Δt , где m будет масса тела, Ce его удельная теплота , выраженная в кал / гр °C, а Δt изменение температуры, т.е.: Δt = tf – ti, конечное время минус начальное время
После вычисления теплоты Q для каждого тела мы можем сравнить их, зная, что тепловое равновесие обеспечивается равенством температур тела 1 и тела 2. Чтобы достичь теплового равновесия, тепло, которое получает более холодное тело, равно теплу, которое теряет более горячее тело , поэтому Q1 = Q2, т.е. полученное тепло = потерянному теплу
Нулевой закон термодинамики
Нулевой закон термодинамики можно выразить так: если A = C и B = C, то A = B.
Этот принцип выражен в так называемом нулевом законе термодинамики, который был сформулирован в 1931 году Р.H. Фаулер следующим образом: Если две системы A и B по отдельности находятся в тепловом равновесии с третьей системой , которую мы назовем C, то A и B также находятся в тепловом равновесии друг с другом
То есть: если A = C и B = C, то A = B
Благодаря этому принципу, в основе которого лежит математическая формулировка термодинамики, мы знаем то, что Максвелл выразил словами таким образом: Всякое тепло имеет один и тот же вид.
Примеры теплового равновесия
Вот несколько простых примеров теплового равновесия:
- Когда мы входим в теплое помещение, мы сразу же ощущаем тепло воздуха , но через некоторое время наше тело обменяется теплом с воздухом и придет в тепловое равновесие с ним, так что мы больше не будем ощущать разницу температур.
- Если мы поместим стеклянный сосуд с холодной водой внутрь большего сосуда с кипящей водой, тепловой поток между ними будет охлаждать горячую воду и нагревать холодную, пока не будет достигнут промежуточный уровень теплового равновесия.
- Продукты, находящиеся в морозильной камере на нашей кухне, находятся в тепловом равновесии по отношению к замороженному воздуху между ними, поэтому все они имеют одинаковую температуру.
Добавить комментарий