Balansasterminis yra būklė, kai kūnas atsiduria tas patstemperatūra nei jų aplinka. Pastebima, kad visi kūnai, kurių temperatūra aukštesnė nei jų kaimynų, linkę jiems spontaniškai šilti, kol abu pradeda rodyti tą pačią temperatūrą.
Pažiūrėktaip pat:Termologijos pagrindai
Terminė pusiausvyra ir nulinis termodinamikos dėsnis
Terminė pusiausvyra yra pagrindinė nulinio termodinamikos dėsnio samprata. Toks įstatymas nustato, kad tuo atveju, kai dvi termodinaminės sistemos, ir B, yra šilumos pusiausvyroje su trečiąja termodinamine sistema, Çtada ir B jie taip pat bus šilumos pusiausvyroje.
Esant šilumos pusiausvyrai, kiekvieno kūno galutinė temperatūra turi būti lygi: T = T.B = T.Ç
Patikrinkite, ką nustato nulinio termodinamikos dėsnio teiginys:
“Jei du kūnai yra šiluminėje pusiausvyroje su trečiuoju kūnu, tai tie kūnai bus šiluminėje pusiausvyroje vienas su kitu “.
Kitas būdas suprasti šiluminę pusiausvyrą yra pagrįstas vidine kūnų energija. Vidinė energija arba tiesiog šiluminė energija yra fizinis dydis
tiesiogiaiproporcingas à temperatūra kūno. Todėl, jei toje pačioje termodinaminėje sistemoje yra skirtingų temperatūrų kūnai, jie turės skirtingus modulius vidinę energiją ir todėl dalį tos energijos perduos tarp jų tol, kol tarp jų energijų nebus jokio skirtumo. vidinis. Ar norite sužinoti daugiau apie tai, kas yra vidinė energija ir kokios yra jos savybės? Prieiga prie straipsnio: Vidinė energija.Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
šilumos ir šilumos balansas
Šilumos perdavimas visada vyksta spontaniškai, iš kūno, kuriame temperatūra yra aukščiausia, į kūną, kuriame temperatūra yra žemiausia. Šis energijos perdavimas šilumos pavidalu gali vykti vykdant tokius procesus kaip vairuoja, konvekcija ir radiacija.
Vairuoja: Tai yra šilumos perdavimas tarp kūnų, kuris vyksta ypač kietose dalyse. Tokio tipo laidumo metu masės perkėlimai nevyksta. Šio tipo šilumos perdavimas paaiškina, kaip vyksta šiluminė pusiausvyra, pavyzdžiui, metaluose.
Konvekcija: Tai šilumos perdavimas, vykstantis skysčiuose. Šiuo šilumos perdavimo režimu vyksta masės perdavimas, kai kaitinamas skystis juda, formuodamas konvekcines sroves, kol visas skystis pasiekia šiluminę pusiausvyrą.
Spinduliavimas: Tai šilumos perdavimas per elektromagnetines bangas, todėl šis procesas vyksta net jei tarp kūno ir kito kūno nėra fizinės terpės esant skirtingoms temperatūroms. Šiuo atveju perduodama šiluma yra elektromagnetinių bangų, turinčių mažiau energijos, ekvivalentas regimoji šviesa, taigi yra šiluminė spinduliuotė, esanti JK regione infraraudonasis.
Du paveiksle esantys skysčiai perduoda šilumą vienas kitam, kol jų temperatūra bus lygi.
Ar norite sužinoti daugiau apie tai, kaip vyksta visi šilumos perdavimo procesai? Prieiga prie straipsnio: Šilumos sklidimo procesai.
protinga šiluma
kai yra skirtumasįtemperatūra tarp dviejų kūnų arba tarp kūno ir jo aplinkos savaime vyksta šilumos mainai taip, kad aukštesnės temperatūros kūnas atvėsta, o žemesnės temperatūros kūnas įkaista, kol visi pasiekia temperatūrą į pusiausvyraterminis.
Vadinamas šilumos kiekis, kuriuo keičiamasi tarp kūnų skirtingoje temperatūroje protinga šiluma ir šią sumą galima apskaičiuoti pagal formulę, parodytą žemiau esančiame paveikslėlyje:
Klausimas - šiluma (kalkės arba J)
m - masė (g arba kg)
ç - savitoji šiluma (cal / gºC arba J / kg. K)
ΔT - temperatūros kitimas (° C arba K)
Aukščiau pateiktoje formulėje svarbu pabrėžti vardo didybę specifinė šiluma. toks dydis matuoja energijos kiekis, tenkantis vienai masei, kurio reikia, kad medžiaga gautų arba sugertų, kad jos temperatūra pasikeistų 1 ° C. Pavyzdžiui, gryno vandens atveju ir esant normalioms slėgio sąlygoms, norint pakeisti jo temperatūrą 1 ° C, kiekvienam vandens gramui reikia 1,0 kalorijos.
Taigi visos medžiagos, kurios užmezgė šiluminį kontaktą, linkusios pasiekti pusiausvyraterminis laikui bėgant spontaniškai, tačiau kai kuriems tam reikalingas didesnis energijos kiekis ir tai tiesiogiai veikia temperatūrą, kad būtų pasiekta šiluminė pusiausvyra.
skaitytitaip pat:Kas yra temperatūra?
latentinis karštis
Gali būti, kad vykstant šilumos mainams su aplinka, kūnas pateikia slėgį, temperatūrą ir tūrį, dėl kurių keičiasi jo fizinė būsena. Šie pokyčiai įvyksta 2005 m temperatūrapastovus (kūnams, susidedantiems iš vienos medžiagos, be priemaišų), tai yra, nepaisant to, kad gauna ar suteikia šilumą išorinei aplinkai, šių kūnų temperatūra nesikeičia.
Tai įmanoma tik todėl, kad visa pasikeista energija šiuo atveju naudojama jūsų molekulių konformacijai pakeisti. Nuo to momento, kai energijos barjeras yra „įveiktas“, o visas kūno turinys yra kitoje fizinėje būsenoje Kūnas ir toliau keičia šilumą su aplinka, nebent, žinoma, jo temperatūra yra lygi lauko temperatūrai.
O latentinis karštis galima apskaičiuoti pagal toliau pateiktame paveikslėlyje pateiktą formulę, patikrinkite:
Klausimas - latentinė šiluma (kalkės arba J)
m - masė (g arba kg)
L - specifinė latentinė šiluma (cal / g arba J / kg)
Šilumos pusiausvyros formulė
Jei norėtume sužinoti, kas yra temperatūraįpusiausvyra kai kurios termodinaminės sistemos atveju reikia laikyti, kad nagrinėjama sistema yra a sistemaizoliuotas, tai yra, mes turime manyti, kad jokie šilumos kiekiai nėra keičiami su šios sistemos rajonais.
Remiantis šia sąlyga, galime pasakyti, kad visas keičiamas šilumos kiekis keičiamas tik tarp kūnų, kurie sudaro šią sistemą, neatsižvelgiant į šilumos nuostolius pavyzdžiui, konteinerio sienoms. Šiuo atveju mes sakome, kad konteineris yra šiluminė talpa nereikšmingas, ty jis nesugeria jokios šilumos.
Įsivaizduokite tokią situaciją: į puodelį karštos arbatos, kurios šiluminė talpa yra nereikšminga, supilkite keletą ledo kubelių. Norint nustatyti šiluminės pusiausvyros temperatūrą, be pirminių sistemos sąlygų žinojimo, turime atsižvelgti į kai kuriuos dalykus:
Visas karščio arbatos ledui suteikiamas šilumos kiekis bus visiškai absorbuotas, nes puodelis turi nereikšmingą šilumos talpą.
Turime nepaisyti šilumos nuostolių ore ir kitose aplinkose, kad šį arbatos puodelį būtų galima suprasti kaip uždarą termodinaminę sistemą.
Tokiu būdu galime nustatyti, kad karšta arbata atsisakė viso ledo gaunamo šilumos kiekio, ir mes parašėme savo terminio balanso apskaičiavimo formulę:
KlausimasR - Gauta šiluma
KlausimasÇ - duota šiluma
Šiluma, pateikta (QÇ) nurodo šilumos kiekį, kurį karšta arbata pernešė į joje įdėtus ledo kubelius. Jau gaunama šiluma (QR) yra šilumos kiekis, kurį gavo šie ledo kubeliai. Šis šilumos kiekis turės dvi prigimtis: šilumą jautrus ir karšta latentinis, kadangi norint pasiekti pusiausvyrą, ledo kubeliai greičiausiai ištirps.
Šilumos pusiausvyros temperatūros nustatymas
Nustatykime šilumos pusiausvyros temperatūrą pagal šią situaciją:
Nereikšmingos šiluminės talpos puodelyje, kuriame yra 200 ml (200 g) arbatos, esant pradinei 70 ° C temperatūrai, gaunama 10 g ledo -10 ° C temperatūroje. Nustatykite sistemos šiluminės pusiausvyros temperatūrą (tarkime, kad savitoji arbatos šiluma lygi savitajai vandens šilumai):
Duomenys:
çVANDENIS = 1,0 cal / g ° C
çLEDAS = 0,5 cal / g ° C
LLEDAS = 80 cal / g
Pirma, mes manome, kad visą ledo gaunamą šilumą atidavė arbata:
Tada reikia išsamiai apibūdinti, kurios šilumos formos buvo gautos ir gautos:
Arbata: Arbata davė tik protingą šilumą (Qs), nes jo fizinė būklė nepasikeitė.
Ledas: Ledas iš pradžių buvo -10 ° C temperatūroje, todėl jis gavo protingą šilumą (Qs) iki 0 ° C temperatūros, tada gauna latentinę šilumą (QL) suskystinti. Tapęs skystu, jis gavo latentinę šilumą (Qs), kol pateks į šiluminę pusiausvyrą (TF) su arbata.
Verčiant tai, kas buvo analizuota aukščiau, lygties pavidalu, turėsime išspręsti šį skaičiavimą:
Pakeisdami pratimo pateiktus duomenis aukščiau pateiktoje lygtyje, turėsime išspręsti šį skaičiavimą:
Pagal aukščiau atliktą skaičiavimą, arbatos ir ledo sistemos pusiausvyros temperatūra turėtų būti maždaug 70,4 ° C.
Terminio balanso eksperimentas
Norėdami patikrinti šilumos balansą tarp dviejų kūnų, galime atlikti keletą eksperimentų. Tačiau paprasčiausias iš jų apima a naudojimą kalorimetras tai yra termometras. Kalorimetras yra adiabatinis indas (neleidžiantis praeiti šilumai), turintis šiluminę talpą apienereikšmingas, pavyzdžiui, vazonas, padengtas putplasčiu, kuris yra geras šilumos izoliatorius.
Kalorimetras naudojamas sistemos temperatūros pokyčiams matuoti.
Šiluminė pusiausvyra ir gyvybė Žemėje
O pusiausvyraterminis jis vaidina pagrindinį vaidmenį žemiškame gyvenime. Žemės atmosferoje nesant šiltnamio efektą sukeliančių dujų, didžioji dalis šiluminė spinduliuotė planetos paliks ją, plisdamas į kosmosą. Laikui bėgant tai sukeltų didžiulį aušimą visoje planetoje, o vandenynai laikui bėgant užšaltų.
Be to, vandenynai vaidina pagrindinį vaidmenį pusiausvyraterminis planetos. Dėl savo puikaus makaronai ir šilumosspecifinis, vandenynai apdovanoti milžinišku talpaterminis, tai yra, norėdami pakeisti temperatūrą, jie turi gauti didžiulius šilumos kiekius. Dėl šios priežasties jie sugeba labai efektyviai reguliuoti planetos temperatūrą. Toli nuo vandenynų ir mažai vandens turintys regionai paprastai būna dideli šiluminiai diapazonai, kaip dykumų atveju, kurios dieną būna labai karštos, o naktį užšąla.
Todėl pusiausvyraterminis tai yra nepaprastai svarbus procesas palaikant fizinius, cheminius ir biologinius procesus planetoje, todėl būtinas gyvybei Žemėje.
Mano. Rafaelis Helerbrockas
