Thermisch evenwicht treedt op wanneer: twee lichamen - aanvankelijk bij verschillende temperaturen - in contact komen en na een warmteoverdrachtsproces, dezelfde temperatuur bereiken.
Warmte, de naam die in de natuurkunde aan thermische energie wordt gegeven, wordt altijd overgedragen van het heetste lichaam naar het koudste lichaam, en wanneer de lichamen dezelfde temperatuur bereiken, wordt de warmtestroom tussen hen onderbroken.
Als er geen warmte-uitwisseling met de omgeving is, is de hoeveelheid warmte die door het ene lichaam verloren gaat gelijk aan de hoeveelheid warmte die door het andere lichaam wordt opgenomen.
Afbeelding: illustratie van twee lichamen in thermisch evenwicht na contact.
Hetzelfde kan gebeuren met een lichaam waarvan de delen een verschillende temperatuur hebben. Wanneer het hele lichaam dezelfde temperatuur bereikt, zal het in thermisch evenwicht zijn.
Warmte
In de alledaagse taal is het woord warmte gerelateerd aan het gevoel in ons lichaam wanneer de temperatuur hoog is. In de natuurkunde is de betekenis van warmte anders. De warmte is in dit geval de
thermische energie in beweging.Lichamen zijn samengesteld uit deeltjes en warmte wordt bepaald door de mate van agitatie van deze deeltjes. Dat wil zeggen, hoe groter de agitatie van de moleculen, hoe groter de thermische energie of warmte.
Warmte wordt gemeten in joule (J) of calorie (limoen). Calorie is de hoeveelheid energie die nodig is om 1°C water te verhogen. De relatie tussen deze meeteenheden is: 1 kaliber = 4.186 j.
Hoe ontstaat thermisch evenwicht?
Wanneer twee lichamen zich op verschillende temperaturen bevinden, zijn hun moleculen in verschillende mate van agitatie. De moleculen van het lichaam met een hogere temperatuur zijn meer geagiteerd en de lagere temperatuur minder geagiteerd.
Wanneer ze met elkaar in contact komen, zal het lichaam met de hoogste temperatuur thermische energie aan het andere overdragen, totdat beide dezelfde temperatuur bereiken, wat thermisch evenwicht wordt genoemd. Om het gemakkelijker te maken, laten we een voorbeeld bedenken:
Om gelatine te maken moet je het poeder mengen met kokend water en daarna dezelfde hoeveelheid water op kamertemperatuur zetten. Water van 100°C zal in contact komen met water op kamertemperatuur en zal warmte overdragen, totdat alle vloeistof in de container dezelfde temperatuur heeft.
Als er geen warmte-uitwisseling met de omgeving zou zijn, zou de eindtemperatuur precies het gemiddelde van de twee temperaturen zijn. Zie het voorbeeld:
Water bij 100°C + Water bij 25°C = 125°C
Deze waarde gedeeld door 2 zou gelijk zijn aan 62,5°. Omdat het mengsel echter energie aan de omgeving verliest, zal deze temperatuur in de praktijk iets lager zijn.
de thermometer
Als we de lichaamstemperatuur moeten meten, gebruiken we een thermometer. Dit apparaat vertelt ons de temperatuur met thermodynamisch evenwicht tussen het lichaam en de thermometer.
Wanneer de thermometer dezelfde temperatuur bereikt als ons lichaam, stopt hij met het overbrengen van warmte en in sommige gevallen piept hij om u te laten weten dat de stroom is gestopt. En dus weten we of we koorts hebben of niet.
meer weten over specifieke hitte en temperatuur-.
Manieren van warmteoverdracht
Energie in de vorm van warmte kan op drie manieren van het ene lichaam naar het andere worden overgedragen: geleiding, convectie en straling.
Het rijden
Geleiding vindt plaats wanneer energie wordt overgedragen van molecuul naar molecuul. Moleculen met meer agitatie komen in contact met moleculen met minder agitatie en verhogen hun bewegingssnelheid.
Als je aan het ene uiteinde een metalen lepel vasthoudt en met het andere uiteinde het vuur aanraakt, kun je binnen enkele ogenblikken je hand verbranden. Dit komt omdat de moleculen die door vuur worden bewogen ervoor zorgen dat de andere moleculen gaan roeren, waardoor thermische energie naar al het bestek wordt gebracht - waardoor de temperatuur stijgt.
Convectie
Convectie vindt plaats met gasvormige of vloeibare stoffen, die warmte door stromen overdragen. ronde vormen die ontstaan door het verschil in dichtheid van de warme en koude delen van a stof.
Dit is het geval bij een pot waarin water wordt verwarmd. Het deel van het water dat zich het dichtst bij het vuur bevindt, zal het eerst opwarmen, omdat de dichtheid van warm water lager is, het zal in de pan rijzen en het koudste deel van het water zal naar beneden gaan, waardoor een cirkelvormige stroom ontstaat van convectie.
Bestraling
Bij bestraling is het niet nodig dat er contact is tussen lichamen om de energie te laten voortplanten, zoals bij geleiding of convectie. In dit geval wordt thermische energie van het ene lichaam naar het andere gepropageerd door elektromagnetische golven. Het lichaam dat warmte ontvangt, wordt de ontvanger genoemd en het lichaam dat warmte afgeeft, wordt de zender genoemd.
Zo verwarmt de zon de planeet Aarde. Zoals we weten, staat de zon erg ver van de aarde, dat wil zeggen dat er geen contact is. De warmte die de aarde bereikt en het leven op de planeet garandeert, wordt overgedragen door straling, via elektromagnetische golven.
Zie ook de betekenis van warmte en Thermische energie.
