Balanseretermisk er tilstanden der et legeme befinner seg i sammetemperatur enn omgivelsene. Det observeres at alle legemer som har høyere temperaturer enn naboene, pleier å gi dem varme spontant til begge begynner å presentere den samme temperaturen.
Seogså:Grunnleggende om termologi
Termisk likevekt og termodynamikkens null lov
Termisk likevekt er det sentrale begrepet bak termodynamikkens nulllov. Slik lov fastslår at, i tilfelle to termodynamiske systemer, DE og B, er i termisk likevekt med et tredje termodynamisk system, Ç, deretter, DE og B de vil også være i termisk likevekt.
I termisk likevekt må de endelige temperaturene i hvert legeme være like: TDE = TB = TÇ
Sjekk hva utsagnet om termodynamikkens null lov etablerer:
“Hvis to legemer er i termisk likevekt med et tredje legeme, vil disse legemene være i termisk likevekt med hverandre. ”
En annen måte å forstå termisk balanse er basert på kroppens indre energi. Intern energi, eller bare termisk energi, er en fysisk størrelse direkteproporsjonal
à temperatur av kroppen. Derfor, hvis det er kropper med forskjellige temperaturer innenfor det samme termodynamiske systemet, vil de ha forskjellige moduler av indre energi og vil derfor overføre noe av den energien mellom dem til det ikke er noen forskjell mellom energiene deres. innvendig. Vil du vite mer om hva intern energi er og hva dens egenskaper er? Få tilgang til artikkelen: Indre energi.varme og termisk balanse
Varmeoverføring skjer alltid spontant, fra kroppen med den høyeste temperaturen til kroppen med den laveste temperaturen. Denne overføringen av energi i form av varme kan skje gjennom prosesser som f.eks kjøring, konveksjon og stråling.
Kjøring: Det er overføring av varme mellom legemer som forekommer spesielt i faste stoffer. I denne typen ledning forekommer ingen masseoverføringer. Denne typen varmeoverføring forklarer hvordan for eksempel termisk likevekt oppstår i metaller.
Konveksjon: Det er en varmeoverføring som foregår i væsker. I denne modusen for varmeoverføring er det masseoverføring når den oppvarmede væsken beveger seg og danner konveksjonsstrømmer til all væsken når termisk likevekt.
Stråling: Det er overføring av varme gjennom elektromagnetiske bølger, så denne prosessen skjer selv om det ikke er noe fysisk medium mellom kroppen og en annen kropp ved forskjellige temperaturer. Varmen som overføres, tilsvarer i dette tilfellet elektromagnetiske bølger med mindre energi enn synlig lys, og dermed termisk stråling, lokalisert i regionen infrarød.
De to væskene i figuren overfører varme til hverandre til temperaturen er lik.
Vil du vite mer om hvordan hver av varmeoverføringsprosessene foregår? Få tilgang til artikkelen: Varmespredningsprosesser.
fornuftig varme
når det er forskjellitemperatur mellom to kropper, eller mellom et legeme og dets omgivelser, vil det være varmeutveksling mellom dem spontant, slik at kroppen med høyere temperatur kjøler seg ned, og kroppene med lavere temperatur varmes opp til de alle når temperaturen i balanseretermisk.
Mengden varme som utveksles mellom kroppene ved forskjellige temperaturer kalles fornuftig varme og dette beløpet kan beregnes ut fra formelen vist i figuren nedenfor:
Spørsmål - varme (kalk eller J)
m - masse (g eller kg)
ç - spesifikk varme (cal / gºC eller J / kg. K)
AT - temperaturvariasjon (° C eller K)
I formelen vist ovenfor er det viktig å markere storheten til navnet spesifikk varme. en slik størrelse måler mengden energi per masse som et stoff trenger for å gi, eller absorbere, for å få temperaturen til å variere med 1 ° C. I tilfelle rent vann, for eksempel og under normale trykkforhold, for å variere temperaturen med 1 ° C, er det nødvendig med 1,0 kalori for hvert gram vann.
Dermed har alle stoffer som har etablert termisk kontakt med hverandre en tendens til å nå tilstanden til balanseretermisk over tid spontant, men noen krever en større mengde energi for å gjøre det, og dette påvirker temperaturen direkte for å nå termisk likevekt.
leseogså:Hva er temperatur?
latent varme
Det er mulig at en kropp under varmeutveksling med omgivelsene presenterer trykk, temperatur og volum som får den til å gjennomgå en endring i sin fysiske tilstand. Disse endringene skjer i temperaturkonstant (for legemer sammensatt av et enkelt stoff uten urenheter), det vil si til tross for at de mottar eller gir varme til det ytre miljøet, endres ikke temperaturen i disse legemene.
Dette er bare mulig fordi all utvekslet energi, i dette tilfellet, brukes til å endre konformasjonen til molekylene dine. Fra det øyeblikket energibarrieren er "overvunnet" og alt kroppens innhold er i en annen fysisk tilstand, Kroppen fortsetter å utveksle varme med omgivelsene, med mindre naturligvis temperaturen er lik temperaturen utenfor.
O latent varme kan beregnes ut fra formelen vist i figuren nedenfor, sjekk den ut:
Spørsmål - latent varme (kalk eller J)
m - masse (g eller kg)
L - spesifikk latent varme (cal / g eller J / kg)
Termisk likevektsformel
I tilfelle vi ønsker å finne ut hva som er temperaturibalansere av noe termodynamisk system, er det nødvendig at vi betrakter det aktuelle systemet som et systemisolert, det vil si at vi må anta at ingen mengde varme byttes ut med nabolagene i dette systemet.
Fra denne tilstanden kan vi si at hele mengden varme som utveksles bare byttes mellom kroppene som utgjør dette systemet, bortsett fra varmetap for for eksempel veggene i containeren. I dette tilfellet sier vi at containeren har termisk kapasitet ubetydelig, dvs. den absorberer ikke noe varme.
Tenk deg følgende situasjon: i en kopp varm te, med ubetydelig varmekapasitet, hell noen isbiter. For å bestemme den termiske likevektstemperaturen, i tillegg til å kjenne systemets innledende forhold, må vi ta noen hensyn:
All mengden varme som varm te gir til isen, vil bli absorbert fullt av den, siden koppen har ubetydelig varmekapasitet.
Vi må se bort fra varmetap til luften og andre omgivelser, slik at denne koppen te kan forstås som et lukket termodynamisk system.
På denne måten kan vi fastslå at hele mengden varme som mottas av isen ble gitt av varm te, med det skrev vi formelen vår for å beregne den termiske balansen:
SpørsmålR - Varme mottatt
SpørsmålÇ - varme gitt inn
Varmen gitt i (QÇ), refererer til mengden varme som varm te overførte til isbitene som er satt inn i den. Allerede mottatt varme (QR) er mengden varme disse isbitene mottok. Denne mengden varme vil ha to naturer: varme følsom og varmt latent, siden, for å inngå termisk likevekt, vil isbitene sannsynligvis smelte.
Bestemme den termiske likevektstemperaturen
La oss bestemme den termiske likevektstemperaturen fra følgende situasjon:
En kopp med ubetydelig termisk kapasitet, som inneholder 200 ml (200 g) te ved en innledende temperatur på 70 ° C, mottar 10 g is ved en temperatur på -10 ° C. Bestem den termiske likevektstemperaturen til systemet (anta at den spesifikke varmen til te er lik den spesifikke varmen til vann):
Data:
çVANN = 1,0 cal / g ° C
çIS = 0,5 cal / g ° C
LIS = 80 cal / g
Først vurderer vi at all varmen mottatt av isen ble gitt bort av teen:
Deretter er det nødvendig å detaljere hvilke former for varme som ble gitt og mottatt:
Te: Te ga bare fornuftig varme (Qs), siden hans fysiske tilstand ikke har endret seg.
Is: Isen var opprinnelig ved -10 ° C, så den fikk fornuftig varme (Qs) til en temperatur på 0 ºC, mottok deretter latent varme (QL) å flytende. Etter å ha blitt flytende fikk den latent varme (Qs) til den kommer inn i termisk likevekt (TF) med te.
Når vi oversetter det som ble analysert ovenfor i form av en ligning, har vi følgende beregning å løse:
Ved å erstatte dataene som er gitt av øvelsen i ligningen som er funnet ovenfor, må vi løse følgende beregning:
I henhold til beregningen gjort ovenfor, skal likevektstemperaturen til te + issystemet være omtrent 70,4 ° C.
Termisk balanseeksperiment
For å teste den termiske balansen mellom to legemer, kan vi utføre flere eksperimenter. Den enkleste av disse innebærer imidlertid bruk av a kalorimeter det er en termometer. Kalorimeteret er en adiabatisk beholder (som ikke tillater varmepassasje), med termisk kapasitet Omubetydelig, som for eksempel en gryte foret med isopor, som er en god varmeisolator.
Kalorimeteret brukes til å måle temperaturvariasjonen til systemet inni.
Termisk balanse og liv på jorden
O balanseretermisk det spiller en grunnleggende rolle i det jordiske livet. Uten tilstedeværelsen av klimagasser i jordens atmosfære, mesteparten av termisk stråling av planeten ville forlate den og spre seg ut i rommet. Over tid vil dette føre til massiv avkjøling over hele planeten og føre til at havene fryser over tid.
I tillegg spiller havene en nøkkelrolle i balanseretermisk av planeten. I kraft av sin store pasta og varmespesifikk, havene er utstyrt med et enormt kapasitettermisk, det vil si at de trenger å motta store mengder varme for å endre temperaturen. Av denne grunn er de i stand til å regulere planetens temperatur veldig effektivt. Regioner langt fra havet og med lite vann har en tendens til å være store termiske områder, som i tilfelle ørkener, som er ekstremt varme om dagen og fryser om natten.
derfor balanseretermisk det er en prosess av grunnleggende betydning for opprettholdelsen av fysiske, kjemiske og biologiske prosesser på planeten, og derfor viktig for eksistensen av liv på jorden.
Av meg. Rafael Helerbrock
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
