El equilibrio térmico ocurre cuando dos cuerpos - inicialmente a diferentes temperaturas - entran en contacto y después de un proceso de transferencia de calor, alcanzar la misma temperatura.
El calor, el nombre que se le da a la energía térmica en física, siempre se transfiere del cuerpo más caliente al más frío, y cuando los cuerpos alcanzan la misma temperatura, el flujo de calor entre ellos se suspende.
Si no hay intercambio de calor con el medio ambiente, la cantidad de calor que pierde un cuerpo es igual a la cantidad de calor que absorbe el otro.
Imagen: ilustración de dos cuerpos en equilibrio térmico después del contacto.
Lo mismo puede suceder con un cuerpo cuyas partes están a diferentes temperaturas. Cuando todo el cuerpo alcance la misma temperatura, estará en equilibrio térmico.
Calor
En el lenguaje cotidiano, la palabra calor se relaciona con la sensación en nuestro cuerpo cuando la temperatura es alta. En física, el significado del calor es diferente. El calor, en este caso, es el energía térmica en movimiento.
Los cuerpos están compuestos de partículas y el calor está determinado por el grado de agitación de estas partículas. Es decir, cuanto mayor es la agitación de sus moléculas, mayor es la energía térmica o calor.
El calor se mide en julio (J) o caloría (lima). Caloría es la cantidad de energía necesaria para aumentar en 1 ° C, 1 g de agua. La relación entre estas unidades de medida es: 1 cal = 4,186 j.
¿Cómo ocurre el equilibrio térmico?
Cuando dos cuerpos están a diferentes temperaturas, sus moléculas están en diferentes grados de agitación. Las moléculas del cuerpo de temperatura más alta están más agitadas y las de temperatura más baja están menos agitadas.
Cuando entran en contacto, el cuerpo con mayor temperatura transferirá energía térmica al otro, hasta que ambos alcancen la misma temperatura, lo que llamamos equilibrio térmico. Para hacerlo más fácil, pensemos en un ejemplo:
Para hacer gelatina es necesario mezclar el polvo en agua hirviendo y luego poner la misma cantidad de agua a temperatura ambiente. El agua que esté a 100 ° C entrará en contacto con el agua a temperatura ambiente y transferirá calor, hasta que todo el líquido del recipiente tenga la misma temperatura.
Si no hubiera intercambio de calor con el medio ambiente, la temperatura final sería exactamente el promedio de las dos temperaturas. Vea el ejemplo:
Agua a 100 ° C + Agua a 25 ° C = 125 ° C
Este valor dividido por 2 sería igual a 62,5 °. Sin embargo, a medida que la mezcla pierde energía al medio ambiente, esta temperatura, en la práctica, será un poco más baja.
el termómetro
Cuando necesitamos medir la temperatura corporal, usamos un termómetro. Este dispositivo nos indica la temperatura con equilibrio termodinámico entre el cuerpo y el termómetro.
Cuando el termómetro alcanza la misma temperatura que nuestro cuerpo, deja de transferir calor y, en algunos casos, emite un pitido para avisarle que el flujo se ha detenido. Entonces, sabemos si tenemos fiebre o no.
conocer más sobre calor especifico y temperatura.
Formas de transmisión de calor.
La energía en forma de calor se puede transmitir de un cuerpo a otro de tres formas: conducción, convección y radiación.
Conduciendo
La conducción ocurre cuando la energía se transfiere de una molécula a otra. Las moléculas con mayor agitación entran en contacto con moléculas con menor agitación y aumentan su velocidad de movimiento.
Si sostiene una cuchara de metal en un extremo y toca el fuego con el otro extremo, en unos momentos puede quemar su mano. Esto se debe a que las moléculas agitadas por el fuego hacen que las otras moléculas se agiten, llevando energía térmica a todos los cubiertos, aumentando su temperatura.
Convección
La convección se produce con sustancias gaseosas o líquidas, que transfieren calor a través de corrientes. Formas circulares que se forman debido a la diferencia de densidad de las partes frías y calientes de un sustancia.
Este es el caso de una olla para calentar agua. La parte del agua más cercana al fuego se calentará primero, ya que la densidad del agua caliente es menor, subirá en la olla y la parte más fría del agua bajará, formando así una corriente circular de convección.
Irradiación
En la irradiación no es necesario que exista contacto entre los cuerpos para que la energía se propague, como ocurre en la conducción o convección. En este caso, la energía térmica se propaga de un cuerpo a otro mediante ondas electromagnéticas. El cuerpo que recibe calor se llama receptor y el que emite se llama emisor.
Así es como el sol calienta el planeta Tierra. Como sabemos, el sol está muy lejos de la Tierra, es decir, no hay contacto. El calor que llega a la Tierra y garantiza la vida en el planeta se transmite por radiación, a través de ondas electromagnéticas.
Véase también el significado de calor y Energía térmica.
