Co je to tepelná rovnováha? Vzorec, příklad a cvičení

Tepelná rovnováha, také nazývaná termodynamická rovnováha, je, když dvě těla nebo látky dosáhnou stejná teplota.

Tento koncept termodynamiky souvisí se spontánním přenosem tepla (tepelnou energií), ke kterému dochází mezi dvěma tělesy v kontaktu.

V tomto procesu teplejší těleso přenáší teplo do chladnějšího tělesa, dokud oba nemají stejnou teplotu.

schéma přenosu tepla

Výměna energie mezi dvěma tělesy (tepelná energie) má za následek ztrátu tepelné energie z teplejšího tělesa a zisk energie z chladnějšího tělesa.

Příklad

Jako příklad můžeme uvést směs horké kávy se studeným mlékem. I když mají různé počáteční teploty, nejteplejší tělo (káva) v krátké době přenáší tepelnou energii na nejchladnější (mléko). Směs se tak stává vlažnou v důsledku tepelné rovnováhy.

Za předpokladu, že káva byla při 50 ° C a mléko při 20 ° C, je tepelné rovnováhy dosaženo, když jsou obě při 35 ° C.

šíření tepla

Je důležité si uvědomit, že teplo je výměna energie a k jeho přenosu může dojít třemi způsoby:

• tepelné vedení: zvýšení kinetické energie;
• tepelná konvekce: tvorba konvekčních proudů;
• tepelné záření: pomocí elektromagnetických vln.

Druhy šíření tepla

Přečtěte si více: šíření tepla.

Vzorec

Pro výpočet tepelné bilance se používá následující vzorec:

Q₁ + Q₂ + Q₃... = 0 nebo ΣQ = 0

Bytost,

Q: množství tepla (tělesná teplota)

Víme tedy, že součet všech tepelných energií je nulový.

Ó citelné horko to souvisí s teplotními změnami těles. Vypočítává se podle následujícího vzorce:

Q = m. C. Δθ

Kde,

Q: množství citelného tepla (vápno nebo J)
m: tělesná hmotnost (g nebo kg)
C: měrné teplo látky (kal / g ° C nebo J / Kg ° C)
Δθ: kolísání teploty (° C nebo K)

Přečtěte si také oKalorimetrieaTeplo a teplota.

Cvičení na přijímací zkoušky se zpětnou vazbou

1. (Mackenzie) Když smícháme 1,0 kg vody (citlivé specifické teplo = 1,0 cal / g ° C) při 70 ° C s 2,0 kg vody při 10 ° C, získáme 3,0 kg vody při:

a) 10 ° C
b) 20 ° C
c) 30 ° C
d) 40 ° C
e) 50 ° C

Viz odpověď

Alternativa c) 30 ° C

2. (UFP-RS) Zvažte následující tvrzení:

I. Když jsou dvě tělesa v tepelné rovnováze, obě mají stejné množství tepla.
II. Když jsou dvě tělesa v tepelné rovnováze, mají obě stejnou teplotu.
III. Teplo je přenos teploty z jednoho těla do druhého.
IV. Teplo je forma přenášené energie.

Z výše uvedených tvrzení lze říci, že:

a) I, II, III a IV jsou správné
b) I, II, III jsou správné
c) I, II a IV jsou správné
d) II a IV jsou správné
e) II a III jsou správné

Viz odpověď

Alternativa d) II a IV jsou správné

3. (FATEC-SP) Systém A je v tepelné rovnováze s jiným B a tento není v tepelné rovnováze s jiným C. Můžeme tedy říci, že:

a) systémy A a C mají stejné množství tepla.
b) teplota A se liší od teploty B.
c) systémy A a B mají stejnou teplotu.
d) teplota B se liší od teploty C, ale C může mít stejnou teplotu jako v systému A.
e) nic z výše uvedeného.

Viz odpověď

Alternativa c) systémy A a B mají stejnou teplotu.

4. (UFV-MG) Jsou-li dvě tělesa z různých materiálů v tepelné rovnováze, izolovaná od prostředí, lze říci, že:

a) nejteplejší je ta s nejnižší hmotností.
b) navzdory kontaktu se jejich teploty nemění.
c) nejteplejší poskytuje teplo nejchladnějším.
d) nejchladnější poskytuje teplo nejžhavějším
e) jejich teploty závisí na jejich hustotách.

Viz odpověď

Alternativa b) navzdory kontaktu se jejich teploty nemění.

5. (UFScar-SP) Dvě tělesa A a B o hmotnosti m_THE v_B, jsou zpočátku při teplotách t_THE a ty_B, respektive s t_THE t_B. V daném okamžiku jsou uvedeny do tepelného kontaktu. Po dosažení tepelné rovnováhy budeme mít:

a) t’a> t’b
b) t’a c) t’a = t’b
d) n.d.a.

Viz odpověď

Alternativa c) t’a = t’b

Viz také definiceRovnováha ve fyzice.