šiluminė pusiausvyra

Fizinis

2022

Mes paaiškiname, kas yra šiluminė pusiausvyra, iš ko ji susideda ir kokia yra jos formulė. Taip pat nulinis termodinamikos dėsnis ir pavyzdžiai.

Po tam tikro laiko du besiliečiantys objektai pasieks vienodą temperatūrą.

Kas yra šiluminė pusiausvyra?

Įfizinis, Šiluminė pusiausvyra vadinama būsena, kai du kūnai, besiliečiantys arba atskirti laidaus paviršiaus, išlygina savo iš pradžių skirtingas temperatūras dėl šilumos perdavimo iš vieno į kitą.

Jei liečiame du objektus, vienas karštesnis už kitą, laikui bėgant abu bus linkę pasiekti tą pačią temperatūrą ir, jei nebus karštis link kitų objektų, nuo šiol jie išlaikys šiluminę pusiausvyrą, tai yra a temperatūros pastovus.

Kas yra šiluminė pusiausvyra?

Šiluminės pusiausvyros būsena susidaro, kai abiejų kūnų kinetinė energija yra lygi.

Šį reiškinį galima paaiškinti mikroskopiškai, suprantant, kad objektų temperatūra yra tiesiogiai susijusi su Kinetinė energija tavo vidurkisdalelės, būkatomai, molekules, arba tie, į kuriuos reikėtų atsižvelgti. Šis vidurkis yra tai, kas fizikoje paprastai vadinama „vidine energija“, todėl kuo didesnė kinetinė energija, tuo didesnė vidinė energija ir aukštesnė sistemos temperatūra.

Laikui bėgant du kontaktuojantys kūnai keičiasi energija. Taigi šiluminės pusiausvyros taškas pasiekiamas, kai abiejų kūnų kinetinė energija yra lygi, todėl abu kūnai pradeda veikti kaip viena termodinaminė sistema, aprūpinta vienoda vidinės energijos kiekiu, taigi ir temperatūra.

Šiluminės pusiausvyros formulė

Šiluminės pusiausvyros išraiška apima temperatūrų skirtumo tarp dviejų kūnų apskaičiavimą, todėl turi būti nustatytas šilumos kiekis (Q), kuriuo jie keičiasi.

Tai nustatoma naudojant formulę Q = m. Ce. Δt, kur m busmasė kūno, Ce suspecifinė šiluma išreiškiamas cal / gr ° C, o Δt yra temperatūros pokytis, tai yra: Δt = tf - ti, galutinis laikas atėmus pradinį laiką.

Apskaičiavę kiekvieno kūno šilumą Q, galime jas palyginti, žinodami, kad šiluminė pusiausvyra susidaro esant 1 ir 2 kūno temperatūrų lygybei. Norint pasiekti šiluminę pusiausvyrą, šiluma, kurią įgyja šalčiausias kūnas. kad karščiausias kūnas praranda, taigi Q1 = Q2, tai yra, gaunama šiluma = prarasta šiluma.

Nulinis termodinamikos dėsnis

Nulinį termodinamikos dėsnį galima išreikšti taip: jei A = C ir B = C, tai A = B.

Šis principas išreikštas vadinamajame nuliniame termodinamikos dėsnyje, kurį 1931 metais R. H. Fowleris išreiškė taip: „Jei randamos dvi sistemos A ir B, kiekviena atskirai, šiluminėje pusiausvyroje su trečiąja. sistema, kurį vadinsime C, tada A ir B taip pat yra šiluminėje pusiausvyroje.

Tai yra: jei A = C ir B = C, tada A = B.

Dėl šio principo, kurio centre yra matematinė termodinamikos formuluotė, žinoma, ką Maksvelas išreiškė žodžiais tokiu būdu: „Visa šiluma yra tos pačios rūšies“.

Šiluminės pusiausvyros pavyzdžiai

Štai keletas paprastų šiluminės pusiausvyros pavyzdžių:

  • Įėję į šiltą patalpą, mes suvokiame jo šilumąoro iš karto, bet suteikiama maržaoras, mūsų kūnas keis šilumą su oru ir su juo pateks į šiluminę pusiausvyrą, todėl nustosime suvokti temperatūrų skirtumą.
  • Jei stiklinį indą su šaltu vandeniu įvesime į didesnį su verdančiu vandeniu, šilumos srautas tarp jų vėsins karštą vandenį ir šildys šaltą, kol pasieks tarpinį šiluminės pusiausvyros lygį.
  • Produktai, kuriuos turime savo virtuvės šaldiklyje, yra tarp jų esančio užšalusio oro šilumos pusiausvyroje, todėl jų visų temperatūra yra tokia pati.
!-- GDPR -->