L'equilibrio termico, chiamato anche equilibrio termodinamico, è quando due corpi o sostanze raggiungono la stessa temperatura.
Questo concetto di termodinamica è legato al trasferimento spontaneo di calore (energia termica) che avviene tra due corpi a contatto.
In questo processo, il corpo più caldo trasferisce il calore al corpo più freddo finché entrambi non raggiungono la stessa temperatura.
schema di trasferimento di calore
Lo scambio di energia tra due corpi (energia termica) determina la perdita di energia termica dal corpo più caldo e il guadagno di energia dal corpo più freddo.
Esempio
A titolo di esempio, possiamo citare la miscela di caffè caldo con latte freddo. Pur avendo temperature iniziali differenti, in breve tempo il corpo più caldo (caffè) cede energia termica a quello più freddo (latte). Pertanto, la miscela diventa tiepida per effetto dell'equilibrio termico.
Supponendo che il caffè fosse a 50°C e il latte a 20°C, l'equilibrio termico si raggiunge quando entrambi sono a 35°C.
diffusione del calore
È importante notare che il calore è scambio di energia e il suo trasferimento può avvenire in tre modi:
- conduzione termica: aumento dell'energia cinetica;
- convezione termica: creazione di correnti convettive;
- irraggiamento termico: mediante onde elettromagnetiche.
Tipi di propagazione del calore
Leggi di più: diffusione del calore.
Formula
Per calcolare il bilancio termico si utilizza la seguente formula:
Q1 + Q2 + Q3... = 0 o Q=0
Essere,
Q: quantità di calore (temperatura corporea)
Quindi, sappiamo che la somma di tutte le energie termiche è nulla.
oh calore sensibile è legato alla variazione di temperatura dei corpi. Si calcola con la seguente formula:
Q = m. ç. Δθ
Dove,
Q: quantità di calore sensibile (calce o J)
m: massa corporea (g o kg)
ç: calore specifico della sostanza (cal/g°C o J/Kg°C)
Δθ: variazione di temperatura (°C o K)
Leggi anche sucalorimetriaeCalore e temperatura.
Esercizi per l'esame di ammissione con feedback
1. (Mackenzie) Quando mescoliamo 1,0 kg di acqua (calore specifico sensibile = 1,0 cal/g°C) a 70°C con 2,0 kg di acqua a 10°C, otteniamo 3,0 kg di acqua a:
a) 10°C
b) 20°C
c) 30°C
d) 40°C
e) 50°C
Alternativa c) 30°C
2. (UFP-RS) Considera le seguenti affermazioni:
IO. Quando due corpi sono in equilibrio termico, hanno entrambi la stessa quantità di calore.
II. Quando due corpi sono in equilibrio termico, hanno entrambi la stessa temperatura.
III. Il calore è il trasferimento di temperatura da un corpo all'altro.
IV. Il calore è una forma di energia in transito.
Dalle precedenti affermazioni si può affermare che:
a) I, II, III e IV sono corretti
b) I, II, III sono corretti
c) I, II e IV sono corretti
d) II e IV sono corretti
e) II e III sono corretti
Alternativa d) II e IV sono corretti
3. (FATEC-SP) Un sistema A è in equilibrio termico con un altro B e questo non è in equilibrio termico con un altro C. Quindi, possiamo dire che:
a) i sistemi A e C hanno la stessa quantità di calore.
b) la temperatura di A è diversa da quella di B.
c) i sistemi A e B hanno la stessa temperatura.
d) la temperatura di B è diversa da quella di C, ma C può avere la stessa temperatura del sistema A.
e) nessuna delle precedenti.
Alternativa c) i sistemi A e B hanno la stessa temperatura.
4. (UFV-MG) Quando due corpi di materiali diversi sono in equilibrio termico, isolati dall'ambiente, si può dire che:
a) il più caldo è quello con la massa minore.
b) nonostante il contatto, le loro temperature non variano.
c) il più caldo fornisce calore al più freddo.
d) il più freddo fornisce calore al più caldo
e) le loro temperature dipendono dalla loro densità.
Alternativa b) nonostante il contatto, le loro temperature non variano.
5. (UFScar-SP) Due corpi A e B, con masse mIL nelB, sono inizialmente a temperature tIL e tuB, rispettivamente, con tIL tB. In un dato momento, vengono portati a contatto termico. Dopo aver raggiunto l'equilibrio termico avremo:
a) t'a > t'b
b) t'a c) t'a = t'b
d) n.d.a.
Alternativa c) t'a = t'b
Vedi anche la definizione diEquilibrio in Fisica.
