Ბალანსითერმული არის მდგომარეობა, რომელშიც სხეული ხვდება იგივეტემპერატურა ვიდრე მათი შემოგარენი. დაფიქსირებულია, რომ ყველა სხეული, რომლებიც უფრო მაღალ ტემპერატურაზე არიან, ვიდრე მეზობლები, ახასიათებს მათ სპონტანურად სითბოს მიცემა, სანამ ორივე არ დაიწყებს იმავე ტემპერატურის წარმოდგენას.
შეხედეასევე:თერმოლოგიის საფუძვლები
თერმული წონასწორობა და თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონი
თერმული წონასწორობა არის თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონის ცენტრალური კონცეფცია. ასეთი კანონი ადგენს, რომ იმ შემთხვევაში, თუ ორი თერმოდინამიკური სისტემა და ბ, არიან თერმული წონასწორობა მესამე თერმოდინამიკური სისტემით, ჩ, მაშინ, და ბ ისინი ასევე იმყოფებიან თერმული წონასწორობით.
თერმული წონასწორობისას თითოეული სხეულის საბოლოო ტემპერატურა ტოლი უნდა იყოს: T = თბ = თჩ
შეამოწმეთ რას ადგენს თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონის დებულება:
“თუ ორი სხეული თერმული წონასწორობით იმყოფება მესამე სხეულთან, მაშინ ეს სხეულები ერთმანეთთან თერმული წონასწორობაში იქნებიან. ”
თერმული ბალანსის გასაგებად კიდევ ერთი გზა ემყარება სხეულების შინაგან ენერგიას. შინაგანი ენერგია, ან უბრალოდ თერმული ენერგია არის ფიზიკური სიდიდე
პირდაპირპროპორციული à ტემპერატურა სხეულის. ამიტომ, თუ იმავე თერმოდინამიკური სისტემის ფარგლებში არსებობს სხვადასხვა ტემპერატურის მქონე სხეულები, მათ ექნებათ სხვადასხვა მოდულები შინაგანი ენერგია და, შესაბამისად, ამ ენერგიის გარკვეულ ნაწილს მათ შორის გადაიტანს, სანამ მათ ენერგიებს შორის განსხვავება არ იქნება. შინაგანი. გსურთ მეტი გაიგოთ რა არის შინაგანი ენერგია და რა თვისებები აქვს? სტატიაში შესვლა: შინაგანი ენერგია.ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)
სითბოს და თერმული ბალანსი
სითბოს გადაცემა ყოველთვის ხდება სპონტანურად, ყველაზე მაღალი ტემპერატურის სხეულიდან ყველაზე დაბალი ტემპერატურის მქონე სხეულში. ენერგიის ეს გადაცემა სითბოს სახით შეიძლება მოხდეს ისეთი პროცესების საშუალებით, როგორიცაა მართვა, კონვექცია და გამოსხივება.
მართვა: ეს არის სითბოს გადატანა სხეულებს შორის, რაც განსაკუთრებით მყარ ნივთიერებებში ხდება. ამ ტიპის გამტარობისას მასობრივი გადატანა არ ხდება. ამ ტიპის სითბოს გადაცემა განმარტავს, თუ როგორ ხდება თერმული წონასწორობა მეტალებში, მაგალითად.
კონვექცია: ეს არის სითბოს გადაცემა, რომელიც ხდება სითხეებში. სითბოს გადაცემის ამ რეჟიმში ხდება მასის გადაცემა, რადგან მწვავე სითხე მოძრაობს, ქმნის კონვექციურ დენებს, სანამ ყველა სითხე არ მიაღწევს თერმული წონასწორობას.
გამოსხივება: ეს არის ელექტრომაგნიტური ტალღების მეშვეობით სითბოს გადაცემა, ამიტომ ეს პროცესი ხდება მაშინაც კი, თუ სხეულსა და სხვა სხეულს შორის არ არის ფიზიკური საშუალება სხვადასხვა ტემპერატურაზე. სითბო, რომელიც გადადის, ამ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტური ტალღების ტოლია, ვიდრე ნაკლები ენერგია ხილული სინათლე, შესაბამისად თერმული გამოსხივება, მდებარეობს რეგიონში ინფრაწითელი.
ფიგურაში არსებული ორი სითხე ერთმანეთს სითბოს გადასცემს, სანამ მათი ტემპერატურა არ იქნება ტოლი.
გსურთ გაიგოთ მეტი, თუ როგორ ხდება სითბოს გადაცემის თითოეული პროცესი? სტატიაში შესვლა: სითბოს გამრავლების პროცესები.
გონივრული სიცხე
როცა არსებობს განსხვავებაწელსტემპერატურა ორ სხეულს შორის, ან სხეულსა და მის შემოგარენს შორის, სპონტანურად მოხდება სითბოს გაცვლა მათ შორის უფრო მაღალი ტემპერატურის სხეული კლებულობს და ქვედა ტემპერატურის ორგანოები თბებიან მანამ, სანამ ისინი ყველაფერს მიაღწევენ ტემპერატურას წელს ბალანსითერმული
სითბოს რაოდენობა, რომელიც სხვადასხვა ტემპერატურაზე სხეულებს შორის იცვლება, ეწოდება გონივრული სიცხე და ეს თანხა შეიძლება გამოითვალოს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენები ფორმულის მიხედვით:
Q - სითბო (ცაცხვი ან J)
მ - მასა (გ ან კგ)
ჩ - სპეციფიკური სითბო (cal / gºC ან J / kg). კ)
ΔT - ტემპერატურის ვარიაცია (° C ან K)
ზემოთ ნაჩვენებ ფორმულაში მნიშვნელოვანია აღინიშნოს სახელის სიდიადე სპეციფიკური სითბო. ასეთი სიდიდე ზომავს ენერგიის რაოდენობა მასაზე, რომელიც ნივთიერებას სჭირდება გამოსაღებად, ან შთანთქმისთვის, ტემპერატურა 1 ° C– ით იცვლება. მაგალითად, სუფთა წყლის შემთხვევაში და ნორმალური წნევის პირობებში, მისი ტემპერატურის 1 varyC შეცვლით, თითოეული გრამი წყლისთვის საჭიროა 1.0 კალორია.
ამრიგად, ყველა ნივთიერება, რომლებმაც თერმული კონტაქტი დაამყარეს ერთმანეთთან, მიაღწევენ მდგომარეობას ბალანსითერმული დროთა განმავლობაში სპონტანურად, ამას ზოგი მოითხოვს უფრო მეტ ენერგიას და ეს პირდაპირ გავლენას ახდენს ტემპერატურაზე თერმული წონასწორობის მისაღწევად.
წაიკითხაასევე:რა არის ტემპერატურა?
ლატენტური სიცხე
არ არის გამორიცხული, რომ მის გარემოცვასთან სითბოს გაცვლის დროს სხეულმა წარმოადგინოს წნევა, ტემპერატურა და მოცულობა, რის გამოც მას ფიზიკური მდგომარეობის ცვლილება მოაქვს. ეს ცვლილებები ხდება ტემპერატურამუდმივი (ერთი ნივთიერებისგან შემდგარი სხეულებისათვის, მინარევების გარეშე), ანუ მიუხედავად იმისა, რომ მიიღებენ ან აძლევენ გარე გარემოს სითბოს, ამ სხეულების ტემპერატურა არ იცვლება.
ეს მხოლოდ იმიტომ არის შესაძლებელი, რომ გაცვლილი ენერგია, ამ შემთხვევაში, გამოიყენება თქვენი მოლეკულების კონფორმაციის შესაცვლელად. ენერგეტიკული ბარიერის „გადალახვის“ მომენტიდან და სხეულის მთელი შინაარსი სხვა ფიზიკურ მდგომარეობაშია სხეული აგრძელებს სითბოს გაცვლას თავის გარემოცვასთან, თუ, რა თქმა უნდა, მისი ტემპერატურა ტოლია გარე ტემპერატურისა.
ო ლატენტური სიცხე შეიძლება გამოითვალოს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში ნაჩვენები ფორმულის მიხედვით, შეამოწმეთ იგი:
Q - ლატენტური სითბო (ცაცხვი ან J)
მ - მასა (გ ან კგ)
ლ - კონკრეტული ფარული სითბო (cal / g ან J / kg)
თერმული წონასწორობის ფორმულა
იმ შემთხვევაში, თუ გვინდა გავარკვიოთ რა არის ეს ტემპერატურაწელსბალანსი ზოგიერთი თერმოდინამიკური სისტემისთვის აუცილებელია, რომ განვიხილოთ სისტემა, როგორც სისტემაიზოლირებული, ანუ, უნდა ვივარაუდოთ, რომ სითბოს რაოდენობა არ იცვლება ამ სისტემის უბნებთან.
ამ მდგომარეობიდან გამომდინარე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ გაცვლილი სითბოს მთლიანი რაოდენობა იცვლება მხოლოდ ამ სისტემის შემადგენელ სხეულებს შორის, სითბოს დანაკარგების უგულებელყოფა მაგალითად, კონტეინერის კედლებისთვის. ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვამბობთ, რომ კონტეინერს აქვს თერმული სიმძლავრე უმნიშვნელოა, ანუ ის არანაირ სითბოს არ ითვისებს.
წარმოიდგინეთ შემდეგი სიტუაცია: ცხელ ჩაის ჭიქაში, სითბოს უმნიშვნელო ტევადობით, დაასხით ყინულის კუბურები. თერმული წონასწორობის ტემპერატურის დასადგენად, სისტემის საწყისი პირობების ცოდნის გარდა, უნდა გავითვალისწინოთ რამდენიმე საკითხი:
სითბოს მთელი რაოდენობა, რომელსაც ცხელი ჩაი ყინულს აძლევს, მთლიანად შეიწოვება მასში, რადგან ჭიქას აქვს უმნიშვნელო სითბოს ტევადობა.
ჩვენ არ უნდა გავითვალისწინოთ სითბოს დანაკარგები ჰაერში და ნებისმიერი სხვა გარემოში, ისე რომ ჩაის ჭიქა გაგებული იყოს როგორც დახურული თერმოდინამიკური სისტემა.
ამ გზით, ჩვენ შეგვიძლია დავადგინოთ, რომ ყინულის მიერ მიღებული სითბოს მთლიანი რაოდენობა ცხელმა ჩაიმ დათმო, ამით თერმული ბალანსის გამოთვლის ჩვენი ფორმულა დავწერეთ:
Qრ - სითბო მიიღო
Qჩ - სითბო
მოცემული სითბო (Qჩ), გულისხმობს სითბოს ოდენობას, რომელიც ცხელმა ჩაიმ გადაიტანა მასში ჩასმული ყინულის კუბებზე. უკვე მიღებული სითბო (Qრ) არის ამ ყინულის კუბურების მიღებული სითბოს რაოდენობა. სითბოს ამ რაოდენობას ორი ბუნება ექნება: სითბო მგრძნობიარე და ცხელი ლატენტური, ვინაიდან, თერმული წონასწორობის დასაწყებად, ყინულის კუბურები დნება.
თერმული წონასწორობის ტემპერატურის განსაზღვრა
მოდით განვსაზღვროთ თერმული წონასწორობის ტემპერატურა შემდეგი სიტუაციიდან:
ფინჯანი, უმნიშვნელო თერმული ტევადობით, რომელიც შეიცავს 200 მლ (200 გრ) ჩაის 70 ° C საწყის ტემპერატურაზე, იღებს 10g ყინულს -10 ° C ტემპერატურაზე. განსაზღვრეთ სისტემის თერმული წონასწორობის ტემპერატურა (ჩათვალეთ, რომ ჩაის კონკრეტული სითბო უდრის წყლის სპეციფიკურ სითბოს):
მონაცემები:
ჩწყალი = 1.0 cal / g ° C
ჩნაყინი = 0,5 cal / g ° C
ლნაყინი = 80 კალ / გ
პირველ რიგში, მიგვაჩნია, რომ ყინულის მიერ მიღებული მთელი სითბო ჩაის გადაეცა:
შემდეგ, საჭიროა დაწვრილებით განისაზღვროს სითბოს რომელი ფორმები იქნა მოცემული და მიღებული:
ჩაი: ჩაი მხოლოდ მგრძნობიარე სითბოს აძლევდა (Qს), ვინაიდან მისი ფიზიკური მდგომარეობა არ შეცვლილა.
ყინული: ყინული თავდაპირველად -10 ° C ტემპერატურაზე იყო, ამიტომ მან მიიღო გრძნობადი სითბო (Qს) 0 ºC ტემპერატურამდე, შემდეგ მიიღო ლატენტური სითბო (Qლ) თხევადდება. თხევადი გახდომის შემდეგ მან მიიღო ფარული სითბო (Qს) სანამ ის თერმული წონასწორობა არ შევა (Tვ) ჩაისთან ერთად.
განტოლების სახით ზემოთ გაანალიზებული თარგმანის შემდეგ შემდეგი გამოთვლა გვექნება მოსაგვარებლად:
ზემოთ მოცემულ განტოლებაში სავარჯიშოებით გათვალისწინებული მონაცემების ჩანაცვლებით, ჩვენ უნდა ამოვხსნათ შემდეგი გაანგარიშება:
ზემოთ გაკეთებული გაანგარიშების მიხედვით, ჩაის + ყინულის სისტემის წონასწორობის ტემპერატურა უნდა იყოს დაახლოებით 70,4 ° C.
თერმული ბალანსის ექსპერიმენტი
ორ სხეულს შორის თერმული ბალანსის შესამოწმებლად, შეგვიძლია რამდენიმე ექსპერიმენტის ჩატარება. ამასთან უმარტივესი გულისხმობს ა კალორიმეტრი ეს არის თერმომეტრი. კალორიმეტრი არის ადიაბატური კონტეინერი (რომელიც არ იძლევა სითბოს გავლას), თერმული ტევადობით დაახლოებითუმნიშვნელომაგალითად, როგორც ქვაბი, რომელიც სტიროფით არის მოპირკეთებული, კარგი თერმული იზოლატორია.
კალორიმეტრი გამოიყენება სისტემის შიგნით არსებული ტემპერატურის ვარიაციის გასაზომად.
თერმული ბალანსი და სიცოცხლე დედამიწაზე
ო ბალანსითერმული იგი ფუნდამენტურ როლს ასრულებს ხმელეთის ცხოვრებაში. დედამიწის ატმოსფეროში სათბურის გაზების არსებობის გარეშე, უმეტესად თერმული გამოსხივება პლანეტა დატოვებს მას და კოსმოსში გავრცელდება. დროთა განმავლობაში, ეს გამოიწვევს მასიური გაგრილებას პლანეტის მასშტაბით, რაც დროთა განმავლობაში ოკეანეების გაყინვას იწვევს.
გარდა ამისა, ოკეანეები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბალანსითერმული პლანეტის. თავისი ძალით მაკარონი და სიცხეკონკრეტული, ოკეანეები უდიდესია ტევადობათერმული, ანუ მათ უნდა მიიღონ უზარმაზარი სითბო ტემპერატურის შესაცვლელად. ამ მიზეზით, მათ ძალუძთ ძალიან ეფექტურად დაარეგულირონ პლანეტის ტემპერატურა. ოკეანეებიდან შორს და მცირე რაოდენობით წყალი აქვს დიდი თერმული დიაპაზონები, ისევე როგორც უდაბნოების შემთხვევაში, რომლებიც დღისით უკიდურესად ცხელია, ღამით კი ყინავს.
ამიტომ ბალანსითერმული ეს არის ფუნდამენტური მნიშვნელობის პროცესი პლანეტის ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესების შესანარჩუნებლად და, შესაბამისად, დედამიწაზე სიცოცხლის არსებობისთვის აუცილებელია.
ჩემს მიერ. რაფაელ ჰელერბროკი
