Η θερμική ισορροπία συμβαίνει όταν δύο σώματα - αρχικά σε διαφορετικές θερμοκρασίες - έρχονται σε επαφή και μετά από μια διαδικασία μεταφοράς θερμότητας, φτάσει στην ίδια θερμοκρασία.
Η θερμότητα, το όνομα που δίνεται στη θερμική ενέργεια στη φυσική, μεταφέρεται πάντα από το θερμότερο σώμα στο πιο κρύο σώμα και όταν τα σώματα φτάσουν στην ίδια θερμοκρασία, η ροή θερμότητας μεταξύ τους αναστέλλεται.
Εάν δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον, η ποσότητα θερμότητας που χάνεται από το ένα σώμα είναι ίση με την ποσότητα θερμότητας που απορροφάται από το άλλο.
Εικόνα: απεικόνιση δύο σωμάτων σε θερμική ισορροπία μετά από επαφή.
Το ίδιο μπορεί να συμβεί και με ένα σώμα του οποίου τα μέρη βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Όταν ολόκληρο το σώμα φτάσει στην ίδια θερμοκρασία, θα βρίσκεται σε θερμική ισορροπία.
Θερμότητα
Στην καθημερινή γλώσσα, η λέξη θερμότητα σχετίζεται με την αίσθηση στο σώμα μας όταν η θερμοκρασία είναι υψηλή. Στη φυσική, η έννοια της θερμότητας είναι διαφορετική. Η θερμότητα, σε αυτήν την περίπτωση, είναι η θερμική ενέργεια σε κίνηση.
Τα σώματα αποτελούνται από σωματίδια και η θερμότητα καθορίζεται από τον βαθμό ανάδευσης αυτών των σωματιδίων. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η ανάδευση των μορίων της, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική ενέργεια ή η θερμότητα.
Η θερμότητα μετριέται σε joule (J) ή θερμίδες (ασβέστης). Η θερμίδα είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αυξηθεί κατά 1 ° C, 1 g νερού. Η σχέση μεταξύ αυτών των μονάδων μέτρησης είναι: 1 cal = 4,186 j.
Πώς συμβαίνει η θερμική ισορροπία;
Όταν δύο σώματα βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες, τα μόρια τους βρίσκονται σε διαφορετικούς βαθμούς ανάδευσης. Τα μόρια του σώματος υψηλότερης θερμοκρασίας αναδεύονται περισσότερο και η χαμηλότερη θερμοκρασία λιγότερο αναδεύεται.
Όταν έρχονται σε επαφή, το σώμα με την υψηλότερη θερμοκρασία θα μεταφέρει θερμική ενέργεια στο άλλο, έως ότου και οι δύο φτάσουν στην ίδια θερμοκρασία, η οποία ονομάζεται θερμική ισορροπία. Για να το κάνουμε πιο εύκολο, ας σκεφτούμε ένα παράδειγμα:
Για να φτιάξετε ζελατίνη πρέπει να αναμίξετε τη σκόνη σε βραστό νερό και στη συνέχεια να βάλετε την ίδια ποσότητα νερού σε θερμοκρασία δωματίου. Νερό που είναι στους 100 ° C θα έρθει σε επαφή με νερό σε θερμοκρασία δωματίου και θα μεταφέρει θερμότητα, έως ότου όλο το υγρό στο δοχείο να έχει την ίδια θερμοκρασία.
Εάν δεν υπήρχε ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον, η τελική θερμοκρασία θα ήταν ακριβώς ο μέσος όρος των δύο θερμοκρασιών. Δείτε το παράδειγμα:
Νερό στους 100 ° C + Νερό στους 25 ° C = 125 ° C
Αυτή η τιμή διαιρούμενη με 2 θα ισούται με 62,5 °. Ωστόσο, καθώς το μείγμα χάνει ενέργεια στο περιβάλλον, αυτή η θερμοκρασία, στην πράξη, θα είναι λίγο χαμηλότερη.
το θερμόμετρο
Όταν πρέπει να μετρήσουμε τη θερμοκρασία του σώματος, χρησιμοποιούμε ένα θερμόμετρο. Αυτή η συσκευή μας λέει τη θερμοκρασία με θερμοδυναμική ισορροπία μεταξύ του σώματος και του θερμομέτρου.
Όταν το θερμόμετρο φτάσει στην ίδια θερμοκρασία με το σώμα μας, σταματά να μεταφέρει θερμότητα και, σε ορισμένες περιπτώσεις, ηχεί για να σας ενημερώσει ότι η ροή έχει σταματήσει. Και έτσι, γνωρίζουμε εάν έχουμε πυρετό ή όχι.
μάθετε περισσότερα για ειδική θερμότητα και θερμοκρασία.
Τρόποι μετάδοσης θερμότητας
Η ενέργεια με τη μορφή θερμότητας μπορεί να μεταδοθεί από το ένα σώμα στο άλλο με τρεις τρόπους: αγωγιμότητα, μεταφορά και ακτινοβολία.
Οδήγηση
Η αγωγή συμβαίνει όταν η ενέργεια μεταφέρεται από μόριο σε μόριο. Τα μόρια με μεγαλύτερη ανάδευση έρχονται σε επαφή με μόρια με λιγότερη ανάδευση και αυξάνουν την ταχύτητα κίνησής τους.
Εάν κρατάτε ένα μεταλλικό κουτάλι στο ένα άκρο και αγγίζετε το άλλο άκρο στη φωτιά, μπορείτε σε λίγα λεπτά να κάψετε το χέρι σας. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μόρια που αναδεύονται από τη φωτιά προκαλούν ανάδευση των άλλων μορίων, φέρνοντας θερμική ενέργεια σε όλα τα μαχαιροπήρουνα - αυξάνοντας τη θερμοκρασία του.
Μεταγωγή
Η μεταφορά γίνεται με αέριες ή υγρές ουσίες, οι οποίες μεταφέρουν θερμότητα μέσω των ρευμάτων. κυκλικά σχήματα που σχηματίζονται λόγω της διαφοράς στην πυκνότητα των θερμών και κρύων μερών του α ουσία.
Αυτή είναι η περίπτωση ενός νερού θέρμανσης δοχείου. Το μέρος του νερού που βρίσκεται πλησιέστερα στη φωτιά θα θερμανθεί πρώτα, καθώς η πυκνότητα του ζεστού νερού είναι χαμηλότερη θα ανέβει στο ταψί και το πιο κρύο μέρος του νερού θα πέσει κάτω, σχηματίζοντας έτσι ένα κυκλικό ρεύμα μεταγωγή.
Ακτινοβολία
Σε ακτινοβολία δεν είναι απαραίτητο να υπάρχει επαφή μεταξύ των σωμάτων για την διάδοση της ενέργειας, όπως συμβαίνει στην αγωγιμότητα ή στη μεταφορά. Σε αυτήν την περίπτωση, η θερμική ενέργεια διαδίδεται από το ένα σώμα στο άλλο από ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το σώμα που δέχεται θερμότητα ονομάζεται δέκτης και αυτό που εκπέμπεται ονομάζεται εκπομπός.
Έτσι θερμαίνει ο ήλιος τον πλανήτη Γη. Όπως γνωρίζουμε, ο ήλιος είναι πολύ μακριά από τη Γη, δηλαδή δεν υπάρχει επαφή. Η θερμότητα που φτάνει στη Γη και εγγυάται τη ζωή στον πλανήτη μεταδίδεται με ακτινοβολία, μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
Δείτε επίσης την έννοια του θερμότητα και Θερμική ενέργεια.
