Tepelná rovnováha nastane, když dvě těla - zpočátku při různých teplotách - přijít do styku a po procesu přenosu tepla, dosáhnout stejné teploty.
Teplo, které se ve fyzice říká tepelná energie, se vždy přenáší z nejteplejšího tělesa do nejchladnějšího tělesa, a když tělesa dosáhnou stejné teploty, tepelný tok mezi nimi se pozastaví.
Pokud nedochází k výměně tepla s okolním prostředím, množství tepla ztraceného jedním tělesem se rovná množství tepla absorbovaného druhým tělesem.
Obrázek: ilustrace dvou těles v tepelné rovnováze po kontaktu.
Totéž se může stát s tělem, jehož části mají různé teploty. Když celé tělo dosáhne stejné teploty, bude v tepelné rovnováze.
Teplo
V běžném jazyce slovo teplo souvisí s vjemem v našem těle, když je vysoká teplota. Ve fyzice je význam tepla jiný. Teplo, v tomto případě, je tepelná energie v pohybu.
Těla se skládají z částic a teplo je určováno stupněm míchání těchto částic. To znamená, že čím větší je míchání jeho molekul, tím větší je tepelná energie nebo teplo.
Teplo se měří v joule (J) nebo kalorie (vápno). Kalorie je množství energie potřebné ke zvýšení o 1 ° C, 1 g vody. Vztah mezi těmito měrnými jednotkami je: 1 kal = 4,186 j.
Jak dochází k tepelné rovnováze?
Když mají dvě těla různé teploty, jejich molekuly jsou v různých stupních míchání. Molekuly těla s vyšší teplotou jsou více rozrušené a nižší teplota méně rozrušená.
Když přijdou do kontaktu, tělo s nejvyšší teplotou bude přenášet tepelnou energii na druhé, dokud oba nedosáhnou stejné teploty, která se nazývá tepelná rovnováha. Abychom to usnadnili, uvažujme o příkladu:
Chcete-li vyrobit želatinu, musíte prášek rozmíchat ve vroucí vodě a poté vložit stejné množství vody při pokojové teplotě. Voda o teplotě 100 ° C přijde do styku s vodou při pokojové teplotě a bude přenášet teplo, dokud nebude mít veškerá kapalina v nádobě stejnou teplotu.
Pokud by nedocházelo k výměně tepla s okolním prostředím, konečná teplota by byla přesně průměrem obou teplot. Viz příklad:
Voda při 100 ° C + Voda při 25 ° C = 125 ° C
Tato hodnota dělená 2 by se rovnala 62,5 °. Protože však směs ztrácí energii do životního prostředí, bude tato teplota v praxi o něco nižší.
teploměr
Když potřebujeme měřit tělesnou teplotu, použijeme teploměr. Toto zařízení nám říká teplotu pomocí termodynamické rovnováhy mezi tělem a teploměrem.
Když teploměr dosáhne stejné teploty jako naše tělo, přestane přenášet teplo a v některých případech vás pípnutím upozorní, že se průtok zastavil. Takže víme, jestli máme horečku nebo ne.
vědět více o měrné teplo a teplota.
Způsoby přenosu tepla
Energie ve formě tepla může být přenášena z jednoho těla do druhého třemi způsoby: vedením, konvekcí a zářením.
Řízení
K vedení dochází, když se energie přenáší z molekuly na molekulu. Molekuly s větším mícháním přicházejí do styku s molekulami s menším mícháním a zvyšují jejich rychlost pohybu.
Pokud na jednom konci držíte kovovou lžíci a druhým koncem se dotknete ohně, můžete si za několik okamžiků popálit ruku. Důvodem je, že molekuly míchané ohněm způsobují míchání ostatních molekul, které přinášejí tepelnou energii do všech příborů - což zvyšuje jejich teplotu.
Proudění
Konvekce nastává u plynných nebo kapalných látek, které přenášejí teplo proudy. kruhové tvary, které se tvoří kvůli rozdílu v hustotě horké a studené části a látka.
To je případ topné vody v hrnci. Část vody, která je nejblíže ohni, se nejprve zahřeje, protože hustota horké vody je nižší stoupne v pánvi a nejchladnější část vody sestoupí, čímž vytvoří kruhový proud o proudění.
Ozáření
Při ozařování není nutný kontakt mezi těly, aby se energie mohla šířit, jak k tomu dochází při vedení nebo proudění. V tomto případě je tepelná energie šířena z jednoho těla do druhého elektromagnetickými vlnami. Tělo, které přijímá teplo, se nazývá přijímač a tělo, které emituje, se nazývá emitor.
Takto slunce zahřívá planetu Zemi. Jak víme, slunce je velmi daleko od Země, to znamená, že neexistuje žádný kontakt. Teplo, které se dostává na Zemi a zaručuje život na planetě, je přenášeno zářením prostřednictvím elektromagnetických vln.
Viz také význam teplo a Termální energie.