Τι είναι η θερμική ισορροπία; Τύπος, παράδειγμα και ασκήσεις

Η θερμική ισορροπία, που ονομάζεται επίσης θερμοδυναμική ισορροπία, είναι όταν δύο σώματα ή ουσίες φτάνουν στο ίδια θερμοκρασία.

Αυτή η έννοια της θερμοδυναμικής σχετίζεται με την αυθόρμητη μεταφορά θερμότητας (θερμική ενέργεια) που συμβαίνει μεταξύ δύο σωμάτων σε επαφή.

Σε αυτήν τη διαδικασία, το θερμότερο σώμα μεταφέρει θερμότητα στο ψυχρότερο σώμα έως ότου και τα δύο βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία.

σύστημα μεταφοράς θερμότητας

Η ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ δύο σωμάτων (θερμική ενέργεια) έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια θερμικής ενέργειας από το θερμότερο σώμα και την αύξηση της ενέργειας από το ψυχρότερο σώμα.

Παράδειγμα

Για παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε το μείγμα ζεστού καφέ με κρύο γάλα. Αν και έχουν διαφορετικές αρχικές θερμοκρασίες, σε σύντομο χρονικό διάστημα, το θερμότερο σώμα (καφές) μεταφέρει θερμική ενέργεια στο κρύο (γάλα). Έτσι, το μείγμα θερμαίνεται, ως αποτέλεσμα θερμικής ισορροπίας.

Υποθέτοντας ότι ο καφές ήταν στους 50 ° C και το γάλα στους 20 ° C, επιτυγχάνεται θερμική ισορροπία όταν και οι δύο είναι στους 35 ° C.

εξάπλωση θερμότητας

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η θερμότητα είναι η ανταλλαγή ενέργειας και η μεταφορά της μπορεί να πραγματοποιηθεί με τρεις τρόπους:

• θερμική αγωγιμότητα: αύξηση της κινητικής ενέργειας ·
• θερμική μεταφορά: δημιουργία ρευμάτων μεταφοράς.
• θερμική ακτινοβολία: μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Τύποι διάδοσης θερμότητας

Διαβάστε περισσότερα: εξάπλωση θερμότητας.

Τύπος

Για τον υπολογισμό της θερμικής ισορροπίας, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:

Ερ₁ + Ε₂ + Ε₃... = 0 ή ΣQ = 0

Να εισαι,

Ερ: ποσότητα θερμότητας (θερμοκρασία σώματος)

Έτσι, γνωρίζουμε ότι το άθροισμα όλων των θερμικών ενεργειών είναι μηδέν.

Ο λογική θερμότητα σχετίζεται με τη μεταβολή της θερμοκρασίας των σωμάτων. Υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Ε = μ. ντο. Δθ

Οπου,

Ερ: ποσότητα αισθητής θερμότητας (ασβέστης ή J)
Μ: μάζα σώματος (g ή kg)
ντο: ειδική θερμότητα της ουσίας (cal / g ° C ή J / Kg ° C)
Δθ: διακύμανση θερμοκρασίας (° C ή K)

Διαβάστε επίσηςΘερμιδομετρίακαιΘερμότητα και θερμοκρασία.

Εξετάσεις Ασκήσεις με Ανατροφοδότηση

1. (Mackenzie) Όταν αναμιγνύουμε 1,0 kg νερού (ευαίσθητη ειδική θερμότητα = 1,0 cal / g ° C) στους 70 ° C με 2,0 kg νερού στους 10 ° C, παίρνουμε 3,0 kg νερού στους:

α) 10 ° C
β) 20 ° C
γ) 30 ° C
δ) 40 ° C
ε) 50 ° C

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτική γ) 30 ° C

2. (UFP-RS) Εξετάστε τις ακόλουθες δηλώσεις:

ΕΓΩ. Όταν δύο σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, και τα δύο έχουν την ίδια ποσότητα θερμότητας.
ΙΙ. Όταν δύο σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, και τα δύο έχουν την ίδια θερμοκρασία.
III. Η θερμότητα είναι η μεταφορά της θερμοκρασίας από το ένα σώμα στο άλλο.
IV. Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας κατά τη μεταφορά.

Από τις παραπάνω δηλώσεις, μπορούμε να πούμε ότι:

α) Τα I, II, III και IV είναι σωστά
β) I, II, III είναι σωστά
γ) Τα I, II και IV είναι σωστά
δ) Τα II και IV είναι σωστά
ε) II και III είναι σωστά

Δείτε την απάντηση

Οι εναλλακτικές δ) II και IV είναι σωστές

3. (FATEC-SP) Ένα σύστημα Α βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με ένα άλλο Β και αυτό δεν βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με ένα άλλο C. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι:

α) τα συστήματα Α και Γ έχουν την ίδια ποσότητα θερμότητας.
β) η θερμοκρασία του Α είναι διαφορετική από εκείνη του Β.
γ) τα συστήματα Α και Β έχουν την ίδια θερμοκρασία.
δ) η θερμοκρασία του Β είναι διαφορετική από εκείνη του C, αλλά το C μπορεί να έχει την ίδια θερμοκρασία όπως στο σύστημα A.
ε) κανένα από τα παραπάνω.

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτικά, τα συστήματα Α και Β έχουν την ίδια θερμοκρασία.

4. (UFV-MG) Όταν δύο σώματα διαφορετικών υλικών βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, απομονωμένα από το περιβάλλον, μπορεί να ειπωθεί ότι:

α) το πιο ζεστό είναι αυτό με τη λιγότερη μάζα.
β) παρά την επαφή, οι θερμοκρασίες τους δεν ποικίλλουν.
γ) το πιο ζεστό παρέχει θερμότητα στο πιο κρύο.
δ) το πιο κρύο παρέχει θερμότητα στο πιο ζεστό
ε) οι θερμοκρασίες τους εξαρτώνται από την πυκνότητά τους.

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτική β) παρά την επαφή, οι θερμοκρασίες τους δεν ποικίλλουν.

5. (UFScar-SP) Δύο σώματα Α και Β, με μάζες m_Ο σε_σι, αρχικά βρίσκονται σε θερμοκρασίες t_Ο και εσύ_σι, αντίστοιχα, με t_Ο τ_σι. Σε μια δεδομένη στιγμή, έρχονται σε θερμική επαφή. Αφού φτάσουμε στη θερμική ισορροπία, θα έχουμε:

α) t'a> t'b
β) t'a c) t'a = t'b
δ) ηδ.α

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτική γ) t'a = t'b

Δείτε επίσης τον ορισμό τουΙσορροπία στη Φυσική.