Баланстермична е състоянието, в което тялото се намира в същототемпература отколкото обкръжението им. Забелязва се, че всички тела, които са с по-високи температури от съседите, са склонни да ги нагряват спонтанно, докато и двете започват да показват една и съща температура.
Вижсъщо:Основи на термологията
Термично равновесие и нулевият закон на термодинамиката
Термичното равновесие е централната концепция зад нулевия закон на термодинамиката. Такъв закон установява, че в случая, когато две термодинамични системи, НА и Б., са в топлинно равновесие с трета термодинамична система, ° С, тогава, НА и Б. те също ще бъдат в топлинно равновесие.
При термично равновесие крайните температури на всяко тяло трябва да са равни: TНА = TБ. = T° С
Вижте какво установява твърдението на нулевия закон на термодинамиката:
“Ако две тела са в топлинно равновесие с трето тяло, тогава тези тела ще бъдат в топлинно равновесие помежду си. "
Друг начин за разбиране на топлинния баланс се основава на вътрешната енергия на телата. Вътрешната енергия или просто топлинната енергия е физическа величина
директнопропорционален à температура на тялото. Следователно, ако в една и съща термодинамична система има тела с различни температури, те ще имат различни модули от вътрешна енергия и следователно ще прехвърлят част от тази енергия между тях, докато няма разлика между техните енергии. вътрешен. Искате ли да научите повече за това какво е вътрешна енергия и какви са нейните свойства? Достъп до статията: Вътрешна енергия.топлинен и топлинен баланс
Топлопреносът винаги се случва спонтанно, от тялото с най-висока температура към тялото с най-ниска температура. Този трансфер на енергия под формата на топлина може да възникне чрез процеси като шофиране, конвекция и радиация.
Шофиране: Това е преносът на топлина между телата, който се случва особено в твърдите тела. При този тип проводимост не се получават масови преноси. Този тип пренос на топлина обяснява как топлинното равновесие настъпва например в металите.
Конвекция: Това е пренос на топлина, който се осъществява в течности. В този режим на пренос на топлина има пренос на маса, тъй като нагретият флуид се движи, образувайки конвекционни токове, докато цялата течност достигне топлинно равновесие.
Радиация: Това е предаването на топлина чрез електромагнитни вълни, следователно този процес се случва, дори да няма физическа среда между тялото и друго тяло при различни температури. Топлината, която се предава, в този случай е еквивалент на електромагнитни вълни с по-малко енергия от видима светлина, като по този начин е топлинна радиация, разположена в района на инфрачервено.
Двете течности на фигурата пренасят топлина помежду си, докато температурите им се изравнят.
Искате ли да научите повече за това как протича всеки от процесите на топлопреминаване? Достъп до статията: Процеси на разпространение на топлина.
разумна топлина
когато има разликавтемпература между две тела или между тяло и заобикалящата го среда ще има спонтанен обмен между тях, така че тялото с по-висока температура се охлажда и тялото с по-ниска температура се загрява, докато всички те достигнат температурата в баланстермична.
Нарича се количеството топлина, което се обменя между телата при различни температури разумна топлина и тази сума може да бъде изчислена от формулата, показана на фигурата по-долу:
Въпрос: - топлина (вар или J)
м - маса (g или kg)
° С - специфична топлина (кал / gºC или J / kg. К)
ΔT - вариране на температурата (° C или K)
Във формулата, показана по-горе, е важно да се подчертае величието на името специфична топлина. такава величина измерва количество енергия на маса, което дадено вещество трябва да добие или абсорбира, за да има температурата му да варира с 1 ° C. В случай на чиста вода, например, и при нормални условия на налягане, за да се променя температурата ѝ с 1ºC, са необходими 1,0 калории за всеки грам вода.
По този начин всички вещества, които са установили термичен контакт помежду си, са склонни да достигнат състоянието на баланстермична с течение на времето спонтанно обаче някои се нуждаят от по-голямо количество енергия, за да направят това и това пряко влияе върху температурата, за да достигне термично равновесие.
Прочетисъщо:Какво е температурата?
латентна топлина
Възможно е по време на топлообмен със заобикалящата го среда тялото да представлява налягане, температура и обем, които да предизвикат промяна в неговото физическо състояние. Тези промени настъпват през температурапостоянна (за тела, съставени от едно вещество, без примеси), т.е. въпреки получаването или отдаването на топлина на външната среда, температурата на тези тела не се променя.
Това е възможно само защото цялата обменяна енергия в този случай се използва за промяна на конформацията на вашите молекули. От момента, в който енергийната бариера е „преодоляна“ и цялото съдържание на тялото е в друго физическо състояние, Тялото продължава да обменя топлина със заобикалящата го среда, освен ако, разбира се, температурата му не е равна на температурата навън.
О латентна топлина може да се изчисли от формулата, показана на фигурата по-долу, проверете:
Въпрос: - латентна топлина (вар или J)
м - маса (g или kg)
L - специфична латентна топлина (кал / g или J / kg)
Формула за термично равновесие
В случай, че искаме да разберем какво е температуравбаланс на някаква термодинамична система е необходимо да разглеждаме въпросната система като a системаизолиран, тоест трябва да приемем, че никакво количество топлина не се обменя с кварталите на тази система.
От това условие можем да кажем, че цялото количество топлообмен се обменя само между телата, които изграждат тази система, пренебрегване на топлинните загуби например за стените на контейнера. В този случай казваме, че контейнерът има топлинен капацитет незначително, т.е. не поглъща никаква топлина.
Представете си следната ситуация: в чаша горещ чай с незначителен топлинен капацитет изсипете малко кубчета лед. За да определим температурата на топлинното равновесие, освен да знаем началните условия на системата, трябва да направим и някои съображения:
Цялото количество топлина, което горещият чай дава на леда, ще бъде напълно усвоено от него, тъй като чашата има незначителен топлинен капацитет.
Трябва да пренебрегнем топлинните загуби във въздуха и всяка друга среда, за да може тази чаша чай да се разбира като затворена термодинамична система.
По този начин можем да установим, че цялото количество топлина, получена от леда, се е отказало от горещия чай, като сме написали нашата формула за изчисляване на топлинния баланс:
Въпрос:R - Получена топлина
Въпрос:° С - отдадена топлина
Топлината, дадена в (Q° С), се отнася до количеството топлина, което горещият чай прехвърля върху поставените в него кубчета лед. Вече получената топлина (QR) е количеството топлина, получено от тези кубчета лед. Това количество топлина ще има две естества: топлина чувствителен и топло скрит, тъй като за да влязат в топлинно равновесие, кубчетата лед вероятно ще се стопят.
Определяне на температурата на топлинно равновесие
Нека определим температурата на топлинното равновесие от следната ситуация:
Чаша с незначителен топлинен капацитет, която съдържа 200 ml (200 g) чай при начална температура 70 ° C, получава 10 g лед при температура -10 ° C. Определете температурата на топлинно равновесие на системата (приемете, че специфичната топлина на чая е равна на специфичната топлина на водата):
Данни:
° СВОДА = 1,0 кал / g ° С
° СЛЕД = 0,5 кал / g ° С
LЛЕД = 80 кал / g
Първо, ние считаме, че цялата топлина, получена от леда, се отдава от чая:
След това е необходимо да се уточни кои форми на топлина са били дадени и получени:
Чай: Чаят даваше само разумна топлина (Qс), тъй като физическото му състояние не се е променило.
Лед: Ледът първоначално беше при -10 ° C, така че получаваше чувствителна топлина (Qс) до температура от 0 ºC, след което се получава латентна топлина (QL) да се втечни. След като стана течен, той получи латентна топлина (Qс), докато навлезе в топлинно равновесие (TF) с чай.
Превеждайки анализираното по-горе под формата на уравнение, ще трябва да решим следното изчисление:
Заменяйки данните, предоставени от упражнението, в уравнението, намерено по-горе, ще трябва да решим следното изчисление:
Съгласно направеното по-горе изчисление, равновесната температура на системата чай + лед трябва да бъде приблизително 70,4 ° C.
Експеримент с топлинен баланс
За да тестваме топлинния баланс между две тела, можем да извършим няколко експеримента. Най-простият от тях обаче включва използването на a калориметър това е термометър. Калориметърът е адиабатен контейнер (който не позволява преминаването на топлина), с топлинен капацитет относнонезначителен, като гърне, облицовано със стиропор, например, което е добър топлоизолатор.
Калориметърът се използва за измерване на температурните вариации на системата вътре.
Термичен баланс и живот на Земята
О баланстермична играе основна роля в земния живот. Без наличието на парникови газове в земната атмосфера, повечето от топлинно излъчване на планетата ще го напусне, разпространявайки се в космоса. С течение на времето това би довело до огромно охлаждане по цялата планета, което води до замръзване на океаните с течение на времето.
Освен това океаните играят ключова роля в баланстермична на планетата. По силата на своя велик тестени изделия и топлинаконкретно, океаните са надарени с огромна капацитеттоплинна, тоест, те трябва да получат огромни количества топлина, за да променят температурата си. Поради тази причина те са в състояние да регулират температурата на планетата много ефективно. Регионите далеч от океаните и с малко вода обикновено са големи термични диапазони, както при пустините, които са изключително горещи през деня и замръзващи през нощта.
Следователно, баланстермична това е процес от основно значение за поддържането на физическите, химичните и биологичните процеси на планетата и следователно е от съществено значение за съществуването на живот на Земята.
От мен Рафаел Хелерброк
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
