הגדרת שיווי משקל תרמי (מה זה, מושג והגדרה)

שיווי משקל תרמי קורה כאשר שני גופות - בתחילה בטמפרטורות שונות - באים במגע ולאחר תהליך העברת חום, להגיע לאותה טמפרטורה.

חום, השם שניתן לאנרגיה תרמית בפיזיקה, מועבר תמיד מהגוף החם ביותר לגוף הקר ביותר, וכשהגופים מגיעים לאותה טמפרטורה, זרימת החום ביניהם מושעה.

אם אין חילופי חום עם הסביבה, כמות החום שאיבד גוף אחד שווה לכמות החום הנספגת על ידי האחר.

תמונה: איור של שני גופים בשיווי משקל תרמי לאחר מגע.

אותו דבר יכול לקרות עם גוף שחלקיו נמצאים בטמפרטורות שונות. כאשר כל הגוף מגיע לאותה טמפרטורה, הוא יהיה בשיווי משקל תרמי.

חוֹם

בשפה היומיומית המילה חום קשורה לתחושה בגופנו כאשר הטמפרטורה גבוהה. בפיזיקה, משמעות חום שונה. החום, במקרה זה, הוא ה אנרגיה תרמית בתנועה.

גופים מורכבים מחלקיקים והחום נקבע על ידי מידת התסיסה של חלקיקים אלה. כלומר, ככל שתסיסת המולקולות שלה גדולה יותר, כך האנרגיה התרמית או החום גדולים יותר.

נמדד חום ב ג'ול (J) אוֹ קלוריות (ליים). קלוריות היא כמות האנרגיה הדרושה כדי להעלות ב -1 מעלות צלזיוס, 1 גרם מים. הקשר בין יחידות מידה אלה הוא: 1 קלור = 4.186 j.

כיצד קורה שיווי המשקל התרמי?

כאשר שני גופים נמצאים בטמפרטורות שונות, המולקולות שלהם נמצאות בדרגות תסיסה שונות. המולקולות של הגוף בטמפרטורה גבוהה יותר נסערות והטמפרטורה הנמוכה פחות נסערת.

כאשר הם באים במגע, הגוף עם הטמפרטורה הגבוהה ביותר יעביר אנרגיה תרמית לאחר, עד ששניהם יגיעו לאותה טמפרטורה, הנקראת שיווי משקל תרמי. כדי להקל, בואו נחשוב על דוגמה:

כדי להכין ג'לטין צריך לערבב את האבקה במים רותחים ואז לשים את אותה כמות מים בטמפרטורת החדר. מים הנמצאים ב 100 מעלות צלזיוס יבואו במגע עם מים בטמפרטורת החדר ויעבירו חום, עד שכל הנוזלים במיכל יהיו בעלי אותה הטמפרטורה.

אם לא הייתה חילופי חום עם הסביבה, הטמפרטורה הסופית תהיה בדיוק הממוצע של שתי הטמפרטורות. ראה את הדוגמה:

מים בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס + מים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס = 125 מעלות צלזיוס

ערך זה חלקי 2 יהיה שווה 62.5 °. עם זאת, מכיוון שהתערובת מאבדת אנרגיה לסביבה, הטמפרטורה הזו, בפועל, תהיה מעט נמוכה יותר.

המדחום

כשאנחנו צריכים למדוד את טמפרטורת הגוף, אנו משתמשים במד חום. מכשיר זה מספר לנו את הטמפרטורה עם איזון תרמודינמי בין הגוף למדחום.

כאשר המדחום מגיע לאותה טמפרטורה כמו גופנו, הוא מפסיק להעביר חום, ובמקרים מסוימים הוא מצפצף להודיע ​​לכם שהזרם נעצר. וכך, אנו יודעים אם יש לנו חום או לא.

לדעת יותר על חום ספציפי ו טֶמפֶּרָטוּרָה.

דרכי העברת חום

אנרגיה בצורת חום יכולה להיות מועברת מגוף אחד לגוף אחר בשלוש דרכים: הולכה, הסעה וקרינה.

נְהִיגָה

הולכה מתרחשת כאשר אנרגיה מועברת ממולקולה למולקולה. מולקולות עם תסיסה גדולה יותר באות במגע עם מולקולות עם פחות תסיסה ומגבירות את מהירות התנועה שלהן.

אם אתה מחזיק כף מתכת בקצה אחד ונוגע בקצה השני למדורה, אתה יכול בתוך כמה רגעים לשרוף את היד. הסיבה לכך היא שהמולקולות שמערבבות באש גורמות למולקולות האחרות לערבב, ומביאות אנרגיה תרמית לכל הסכו"ם - ומעלות את הטמפרטורה שלה.

הולכת חום

הסעה מתרחשת עם חומרים גזיים או נוזליים, המעבירים חום באמצעות זרמים. צורות מעגליות הנוצרות עקב ההבדל בצפיפות החלקים החמים והקרים של א חומר.

זה המקרה של סיר לחימום מים. החלק של המים הקרוב ביותר לאש יתחמם תחילה, מכיוון שצפיפות המים החמים נמוכה יותר, זה יעלה בתבנית והחלק הקר ביותר של המים יירד, וכך נוצר זרם מעגלי של הולכת חום.

הַקרָנָה

בהקרנה אין צורך שיהיה מגע בין גופים להתפשטות האנרגיה, כפי שקורה בהולכה או בהסעה. במקרה זה, אנרגיה תרמית מופצת מגוף אחד לאחר על ידי גלים אלקטרומגנטיים. הגוף המקבל חום נקרא מקלט וזה הפולט נקרא פולט.

כך מחממת השמש את כדור הארץ. כידוע, השמש רחוקה מאוד מכדור הארץ, כלומר אין מגע. החום שמגיע לכדור הארץ ומבטיח חיים על פני כדור הארץ מועבר על ידי קרינה, דרך גלים אלקטרומגנטיים.

ראה גם את המשמעות של חוֹם ו אנרגיית תרמית.