L'equilibrio termico si verifica quando due corpi - inizialmente a temperature diverse - entrano in contatto e dopo un processo di scambio termico, raggiungere la stessa temperatura.
Il calore, il nome dato all'energia termica in fisica, viene sempre trasferito dal corpo più caldo al corpo più freddo, e quando i corpi raggiungono la stessa temperatura, il flusso di calore tra di loro viene sospeso.
Se non c'è scambio termico con l'ambiente, la quantità di calore ceduta da un corpo è uguale alla quantità di calore assorbita dall'altro.
Immagine: illustrazione di due corpi in equilibrio termico dopo il contatto.
Lo stesso può accadere con un corpo le cui parti sono a temperature diverse. Quando tutto il corpo raggiunge la stessa temperatura, sarà in equilibrio termico.
Calore
Nel linguaggio quotidiano, la parola calore è legata alla sensazione nel nostro corpo quando la temperatura è alta. In fisica, il significato di calore è diverso. Il caldo, in questo caso, è il energia termica in movimento.
I corpi sono composti da particelle e il calore è determinato dal grado di agitazione di queste particelle. Cioè, maggiore è l'agitazione delle sue molecole, maggiore è l'energia termica, o calore.
Il calore si misura in joule (J) o calorico (calce). La caloria è la quantità di energia necessaria per aumentare di 1°C 1g di acqua. La relazione tra queste unità di misura è: 1 cal = 4,186 j.
Come avviene l'equilibrio termico?
Quando due corpi sono a temperature diverse, le loro molecole sono a diversi gradi di agitazione. Le molecole del corpo a temperatura più alta sono più agitate e la temperatura più bassa meno agitata.
Quando entrano in contatto, il corpo con la temperatura più alta trasferirà energia termica all'altro, finché entrambi non raggiungeranno la stessa temperatura, che si chiama equilibrio termico. Per semplificare, facciamo un esempio:
Per fare la gelatina devi mescolare la polvere in acqua bollente e poi mettere la stessa quantità di acqua a temperatura ambiente. L'acqua che è a 100°C entrerà in contatto con l'acqua a temperatura ambiente e cederà calore, fino a quando tutto il liquido nel contenitore avrà la stessa temperatura.
Se non ci fosse scambio termico con l'ambiente, la temperatura finale sarebbe esattamente la media delle due temperature. Vedi l'esempio:
Acqua a 100°C + Acqua a 25°C = 125°C
Questo valore diviso per 2 sarebbe pari a 62,5°. Tuttavia, poiché la miscela perde energia nell'ambiente, questa temperatura, in pratica, sarà un po' più bassa.
il termometro
Quando abbiamo bisogno di misurare la temperatura corporea, usiamo un termometro. Questo dispositivo ci dice la temperatura con equilibrio termodinamico tra il corpo e il termometro.
Quando il termometro raggiunge la stessa temperatura del nostro corpo, smette di trasferire calore e, in alcuni casi, emette un segnale acustico per avvisare che il flusso si è interrotto. E così, sappiamo se abbiamo la febbre o no.
saperne di più su calore specifico e temperatura.
Modi di trasmissione del calore
L'energia sotto forma di calore può essere trasmessa da un corpo all'altro in tre modi: conduzione, convezione e irraggiamento.
Guida
La conduzione si verifica quando l'energia viene trasferita da una molecola all'altra. Le molecole con maggiore agitazione entrano in contatto con molecole con meno agitazione e aumentano la loro velocità di movimento.
Se tieni un cucchiaio di metallo a un'estremità e tocchi il fuoco con l'altra, in pochi istanti puoi bruciarti la mano. Questo perché le molecole agitate dal fuoco fanno muovere le altre molecole, portando energia termica a tutte le posate, aumentandone la temperatura.
Convezione
La convezione avviene con sostanze gassose o liquide, che trasferiscono calore attraverso le correnti. forme circolari che si formano a causa della differenza di densità delle parti calde e fredde di a sostanza.
Questo è il caso di una pentola per il riscaldamento dell'acqua. La parte dell'acqua più vicina al fuoco si riscalderà per prima, poiché la densità dell'acqua calda è inferiore, salirà nella padella e la parte più fredda dell'acqua scenderà, formando così una corrente circolare di circular convezione.
Irradiazione
Nell'irraggiamento non è necessario che vi sia contatto tra i corpi perché l'energia si propaghi, come avviene nella conduzione o nella convezione. In questo caso, l'energia termica viene propagata da un corpo all'altro mediante onde elettromagnetiche. Il corpo che riceve calore è chiamato ricevitore e quello che emette è chiamato emettitore.
È così che il sole riscalda il pianeta Terra. Come sappiamo, il sole è molto lontano dalla Terra, cioè non c'è contatto. Il calore che raggiunge la Terra e garantisce la vita sul pianeta viene trasmesso per radiazione, attraverso onde elettromagnetiche.
Vedi anche il significato di calore e Energia termica.
