El equilibrio térmico, también llamado equilibrio termodinámico, es cuando dos cuerpos o sustancias alcanzan el misma temperatura.
Este concepto de termodinámica está relacionado con la transferencia de calor espontánea (energía térmica) que se produce entre dos cuerpos en contacto.
En este proceso, el cuerpo más cálido transfiere calor al cuerpo más frío hasta que ambos están a la misma temperatura.
esquema de transferencia de calor
El intercambio de energía entre dos cuerpos (energía térmica) da como resultado la pérdida de energía térmica del cuerpo más caliente y la ganancia de energía del cuerpo más frío.
Ejemplo
Como ejemplo, podemos mencionar la mezcla de café caliente con leche fría. Aunque tienen diferentes temperaturas iniciales, en poco tiempo el cuerpo más caliente (café) transfiere energía térmica al más frío (leche). Por tanto, la mezcla se vuelve tibia como resultado del equilibrio térmico.
Suponiendo que el café estaba a 50 ° C y la leche a 20 ° C, el equilibrio térmico se alcanza cuando ambos están a 35 ° C.
propagación del calor
Es importante señalar que el calor es el intercambio de energía y su transferencia puede ocurrir de tres formas:
- conduccion termica: aumento de la energía cinética;
- convección térmica: creación de corrientes de convección;
- irradiación térmica: mediante ondas electromagnéticas.
Tipos de propagación del calor
Lea mas: propagación del calor.
Fórmula
Para calcular el balance térmico se utiliza la siguiente fórmula:
Q1 + Q2 + Q3... = 0 o ΣQ = 0
Ser,
Q: cantidad de calor (temperatura corporal)
Por tanto, sabemos que la suma de todas las energías térmicas es nula.
O calor sensible está relacionado con la variación de temperatura de los cuerpos. Se calcula mediante la siguiente fórmula:
Q = m. C. Δθ
Dónde,
Q: cantidad de calor sensible (cal o J)
metro: masa corporal (go kg)
C: calor específico de la sustancia (cal / g ° C o J / Kg ° C)
Δθ: variación de temperatura (° C o K)
También lea sobreCalorimetríayCalor y temperatura.
Ejercicios de examen de ingreso con comentarios
1. (Mackenzie) Cuando mezclamos 1.0 kg de agua (calor específico sensible = 1.0 cal / g ° C) a 70 ° C con 2.0 kg de agua a 10 ° C, obtenemos 3.0 kg de agua a:
a) 10 ° C
b) 20 ° C
c) 30 ° C
d) 40 ° C
e) 50 ° C
Alternativa c) 30 ° C
2. (UFP-RS) Considere las siguientes afirmaciones:
I. Cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico, ambos tienen la misma cantidad de calor.
II. Cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico, ambos tienen la misma temperatura.
III. El calor es la transferencia de temperatura de un cuerpo a otro.
IV. El calor es una forma de energía en tránsito.
De las declaraciones anteriores, se puede decir que:
a) I, II, III y IV son correctas
b) I, II, III son correctas
c) I, II y IV son correctas
d) II y IV son correctos
e) II y III son correctos
Alternativa d) II y IV son correctas
3. (FATEC-SP) Un sistema A está en equilibrio térmico con otro B y este no está en equilibrio térmico con otro C. Entonces, podemos decir que:
a) los sistemas A y C tienen la misma cantidad de calor.
b) la temperatura de A es diferente a la de B.
c) los sistemas A y B tienen la misma temperatura.
d) la temperatura de B es diferente a la de C, pero C puede tener la misma temperatura que en el sistema A.
e) ninguna de las anteriores.
Alternativa c) los sistemas A y B tienen la misma temperatura.
4. (UFV-MG) Cuando dos cuerpos de diferentes materiales se encuentran en equilibrio térmico, aislados del entorno, se puede decir que:
a) el más caliente es el que tiene menos masa.
b) a pesar del contacto, sus temperaturas no varían.
c) el más caliente proporciona calor al más frío.
d) el más frío proporciona calor al más caliente
e) sus temperaturas dependen de sus densidades.
Alternativa b) a pesar del contacto, sus temperaturas no varían.
5. (UFScar-SP) Dos cuerpos A y B, con masas mLA enB, están inicialmente a temperaturas tLA y ustedB, respectivamente, con tLA tB. En un momento dado, se ponen en contacto térmico. Después de alcanzar el equilibrio térmico, tendremos:
a) t’a> t’b
b) t’a c) t’a = t’b
d) n.d.a.
Alternativa c) t’a = t’b
Véase también la definición deEquilibrio en física.
