Mikä on terminen tasapaino? Kaava, esimerkki ja harjoitukset

Terminen tasapaino, jota kutsutaan myös termodynaamiseksi tasapainoksi, on, kun kaksi elintä tai ainetta saavuttaa sama lämpötila.

Tämä termodynamiikan käsite liittyy spontaaniin lämmönsiirtoon (lämpöenergia), joka tapahtuu kahden kosketuksessa olevan ruumiin välillä.

Tässä prosessissa lämpimämpi runko siirtää lämpöä viileämpään runkoon, kunnes molemmat ovat samassa lämpötilassa.

lämmönsiirtojärjestelmä

Kahden kehon välinen energianvaihto (lämpöenergia) johtaa lämpöenergian menetykseen lämpimästä kehosta ja energian lisääntymisestä viileämmästä kappaleesta.

Esimerkki

Esimerkkinä voidaan mainita kuuman kahvin ja kylmän maidon seos. Vaikka niiden alkulämpötilat ovat erilaiset, kuumin kappale (kahvi) siirtää lyhyessä ajassa lämpöenergian kylmimpään (maito). Siten seos muuttuu haaleaksi termisen tasapainon seurauksena.

Olettaen, että kahvi oli 50 ° C: ssa ja maito 20 ° C: ssa, terminen tasapaino saavutetaan, kun molemmat ovat 35 ° C: ssa.

lämmön leviäminen

On tärkeää huomata, että lämpö on energianvaihtoa ja sen siirto voi tapahtua kolmella tavalla:

• lämmönjohtavuus: kineettisen energian kasvu;
• terminen konvektio: konvektiovirtojen luominen;
• lämpösäteilytys: sähkömagneettisten aaltojen avulla.

Lämmön leviämisen tyypit

Lue lisää: lämmön leviäminen.

Kaava

Lämpötasapainon laskemiseksi käytetään seuraavaa kaavaa:

Q₁ + Q₂ + Q₃... = 0 tai ΣQ = 0

Oleminen,

Q: lämpömäärä (kehon lämpötila)

Siksi tiedämme, että kaikkien lämpöenergioiden summa on nolla.

O järkevä lämpö se liittyy kappaleiden lämpötilan vaihteluun. Se lasketaan seuraavalla kaavalla:

Q = m. ç. Δθ

Missä,

Q: järkevän lämmön määrä (kalkki tai J)
m: ruumiinpaino (g tai kg)
ç: aineen ominaislämpö (cal / g ° C tai J / kg ° C)
Δθ: lämpötilan vaihtelu (° C tai K)

Lue myösKalorimetriajaLämpö ja lämpötila.

Valintakokeen harjoitukset palautteella

1. (Mackenzie) Kun sekoitetaan 1,0 kg vettä (herkkä ominaislämpö = 1,0 cal / g ° C) 70 ° C: ssa 2,0 kg: n kanssa vettä 10 ° C: ssa, saadaan 3,0 kg vettä:

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

Katso Vastaus

Vaihtoehto c) 30 ° C

2. (UFP-RS) Harkitse seuraavia lauseita:

I. Kun kaksi elintä on termisessä tasapainossa, molemmilla on sama lämpömäärä.
II. Kun kaksi elintä on termisessä tasapainossa, molemmilla on sama lämpötila.
III. Lämpö on lämpötilan siirtyminen kehosta toiseen.
IV. Lämpö on eräänlainen energian muoto.

Edellä olevista lausunnoista voidaan sanoa, että:

a) I, II, III ja IV ovat oikein
b) I, II, III ovat oikein
c) I, II ja IV ovat oikein
d) II ja IV ovat oikein
e) II ja III ovat oikein

Katso Vastaus

Vaihtoehdot d) II ja IV ovat oikein

3. (FATEC-SP) Järjestelmä A on termisessä tasapainossa toisen B: n kanssa ja tämä ei ole termisessä tasapainossa toisen C: n kanssa. Joten voimme sanoa, että:

a) järjestelmissä A ja C on sama lämpömäärä.
b) A: n lämpötila on erilainen kuin B.
c) järjestelmillä A ja B on sama lämpötila.
d) B: n lämpötila eroaa C: n lämpötilasta, mutta C: llä voi olla sama lämpötila kuin järjestelmässä A.
e) mikään edellä mainituista.

Katso Vastaus

Vaihtoehtoisilla c) järjestelmillä A ja B on sama lämpötila.

4. (UFV-MG) Kun kaksi eri materiaalista olevaa kappaletta on lämpö tasapainossa, eristetty ympäristöstä, voidaan sanoa, että:

a) kuumin on pienin massa.
b) kosketuksesta huolimatta niiden lämpötilat eivät vaihtele.
c) kuumin tuottaa lämpöä kylmimpään.
d) kylmin tuottaa lämpöä kuumimpaan
e) niiden lämpötilat riippuvat niiden tiheydestä.

Katso Vastaus

Vaihtoehto b) kosketuksesta huolimatta niiden lämpötilat eivät vaihtele.

5. (UFScar-SP) Kaksi kappaletta A ja B, massa m_THE sisään_Bovat aluksi lämpötiloissa t_THE ja sinä_Bvastaavasti t: llä_THE t_B. Tietyllä hetkellä ne saatetaan lämpökosketukseen. Lämpötasapainon saavuttamisen jälkeen meillä on:

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

Katso Vastaus

Vaihtoehto c) t’a = t’b

Katso myösTasapaino fysiikassa.