Остаток средствтермический состояние, в котором тело оказывается в одно и тожетемпература чем их окружение. Замечено, что все тела, которые имеют более высокие температуры, чем их соседи, имеют тенденцию самопроизвольно отдавать им тепло, пока оба не начнут показывать одинаковую температуру.
Посмотритетакже:Основы термологии
Тепловое равновесие и нулевой закон термодинамики
Тепловое равновесие - центральная концепция нулевого закона термодинамики. Такой закон устанавливает, что в случае, когда две термодинамические системы, THE а также B, находятся в тепловом равновесии с третьей термодинамической системой, Ç, тогда, THE а также B они также будут находиться в тепловом равновесии.
В тепловом равновесии конечные температуры каждого тела должны быть равны: TTHE = TB = TÇ
Посмотрите, что утверждает утверждение нулевого закона термодинамики:
“Если два тела находятся в тепловом равновесии с третьим телом, то эти тела будут находиться в тепловом равновесии друг с другом ».
Другой способ понять тепловой баланс основан на внутренней энергии тел. Внутренняя энергия или просто тепловая энергия - это физическая величина.
напрямуюпропорциональный à температура тела. Следовательно, если в одной термодинамической системе есть тела с разными температурами, они будут иметь разные модули внутренняя энергия и, следовательно, будет передавать часть этой энергии между ними до тех пор, пока не будет разницы между их энергиями. внутренний. Хотите узнать больше о том, что такое внутренняя энергия и каковы ее свойства? Доступ к статье: Внутренняя энергия.тепло и тепловой баланс
Передача тепла всегда происходит спонтанно, от тела с самой высокой температурой к телу с самой низкой температурой. Эта передача энергии в виде тепла может происходить посредством таких процессов, как вождение, конвекция а также радиация.
Вождение: Это передача тепла между телами, особенно в твердых телах. При этом типе проводимости не происходит массопереноса. Этот тип теплопередачи объясняет, например, как происходит тепловое равновесие в металлах.
Конвекция: Это теплопередача, происходящая в жидкостях. В этом режиме теплопередачи происходит массообмен, когда нагретая жидкость движется, образуя конвекционные потоки, пока вся жидкость не достигнет теплового равновесия.
Радиация: Это передача тепла посредством электромагнитных волн, поэтому этот процесс происходит, даже если между телом и другим телом при разных температурах нет физической среды. Передаваемое тепло в этом случае эквивалентно электромагнитным волнам с меньшей энергией, чем видимый свет, то есть тепловое излучение, расположенный в области инфракрасный.
Две жидкости на рисунке передают тепло друг другу, пока их температуры не сравняются.
Хотите узнать больше о том, как протекает каждый из процессов теплопередачи? Доступ к статье: Процессы распространения тепла.
явное тепло
когда есть разницавтемпература между двумя телами или между телом и его окружением будет происходить самопроизвольный теплообмен между ними, так что тело с более высокой температурой охлаждается, а тела с более низкой температурой нагреваются, пока все не достигнут температуры в остаток средствтермический.
Количество тепла, которое обменивается между телами при разных температурах, называется явное тепло и эту сумму можно рассчитать по формуле, показанной на рисунке ниже:
Q - тепло (лайм или Дж)
м - масса (г или кг)
ç - удельная теплоемкость (кал / гºC или Дж / кг. K)
ΔT - изменение температуры (° C или K)
В приведенной выше формуле важно подчеркнуть величие имени. удельная теплоемкость. такая величина измеряет количество энергии на массу, которое вещество должно отдавать или поглощать, чтобы его температура изменялась на 1 ° C. В случае чистой воды, например, и в условиях нормального давления, чтобы изменить ее температуру на 1ºC, требуется 1,0 калория на каждый грамм воды.
Таким образом, все вещества, установившие тепловой контакт друг с другом, стремятся достичь состояния остаток средствтермический однако со временем самопроизвольно некоторым для этого требуется большее количество энергии, и это напрямую влияет на температуру для достижения теплового равновесия.
читатьтакже:Какая температура?
скрытая теплота
Возможно, что во время теплообмена с окружающей средой тело представляет давление, температуру и объем, которые вызывают изменение его физического состояния. Эти изменения происходят в температурапостоянный (для тел, состоящих из одного вещества, без примесей), то есть, несмотря на получение или передачу тепла внешней среде, температура этих тел не изменяется.
Это возможно только потому, что в этом случае вся энергия, которой обмениваются, используется для изменения конформации ваших молекул. С того момента, как энергетический барьер «преодолен» и все содержимое тела находится в другом физическом состоянии, Тело продолжает обмениваться теплом с окружающей средой, если, конечно, его температура не равна температуре снаружи.
О скрытая теплота можно рассчитать по формуле, показанной на рисунке ниже, проверьте это:
Q - скрытое тепло (лайм или Дж)
м - масса (г или кг)
L - удельная скрытая теплота (кал / г или Дж / кг)
Формула теплового равновесия
Если мы хотим узнать, что такое температуравостаток средств некоторой термодинамической системы, необходимо, чтобы мы рассматривали данную систему как системаизолированные, то есть мы должны предположить, что никакое количество тепла не обменивается с окрестностями этой системы.
Исходя из этого условия, мы можем сказать, что весь объем теплообмена передается только между телами, составляющими эту систему, без учета тепловых потерь для стенок емкости, например. В этом случае мы говорим, что контейнер имеет теплоемкость незначительна, т. е. не поглощает тепло.
Представьте себе такую ситуацию: в чашку горячего чая с незначительной теплоемкостью насыпьте несколько кубиков льда. Чтобы определить температуру теплового равновесия, помимо знания начальных условий системы, мы должны сделать некоторые соображения:
Все тепло, которое горячий чай отдает льду, будет им полностью поглощено, так как чашка имеет незначительную теплоемкость.
Мы не должны учитывать потери тепла в воздух и любую другую среду, чтобы эту чашку чая можно было понимать как замкнутую термодинамическую систему.
Таким образом, мы можем установить, что все количество тепла, полученного льдом, было отдано горячим чаем, с этим мы написали нашу формулу для расчета теплового баланса:
Qр - Получено тепло
QÇ - тепло отдано в
Теплота, указанная в (QÇ), относится к количеству тепла, которое горячий чай передал вставленным в него кубикам льда. Уже получено тепло (Qр) - количество тепла, полученного этими кубиками льда. Это количество тепла будет иметь две природы: тепло. чувствительный и горячо скрытый, поскольку для достижения теплового равновесия кубики льда, скорее всего, растают.
Определение температуры теплового равновесия
Определим температуру теплового равновесия из следующей ситуации:
В чашку с незначительной теплоемкостью, в которой содержится 200 мл (200 г) чая при начальной температуре 70 ° C, помещается 10 г льда при температуре -10 ° C. Определите температуру теплового равновесия системы (предположим, что удельная теплоемкость чая равна удельной теплоемкости воды):
Данные:
çВОДА = 1,0 кал / г ° C
çЛЕД = 0,5 кал / г ° C
LЛЕД = 80 кал / г
Во-первых, мы считаем, что все тепло, полученное льдом, отдано чаю:
Далее необходимо детализировать, какие формы тепла были отданы и получены:
Чай: Чай давал только ощутимое тепло (Qs), поскольку его физическое состояние не изменилось.
Лед: Изначально лед имел температуру -10 ° C, поэтому он получил явное тепло (Qs) до температуры 0 ºC, затем получали скрытое тепло (QL) разжижать. Став жидкостью, он получил скрытое тепло (Qs) до тех пор, пока он не войдет в тепловое равновесие (TF) с чаем.
Переводя то, что было проанализировано выше, в форму уравнения, нам нужно будет решить следующий расчет:
Заменив данные, предоставленные упражнением, на приведенное выше уравнение, нам нужно будет решить следующий расчет:
Согласно расчетам, сделанным выше, равновесная температура системы чай + лед должна составлять примерно 70,4 ° C.
Эксперимент по тепловому балансу
Чтобы проверить тепловой баланс между двумя телами, мы можем провести несколько экспериментов. Однако самый простой из них предполагает использование калориметр это термометр. Калориметр представляет собой адиабатический контейнер (не пропускающий тепло) с теплоемкостью онезначительныйНапример, горшок, облицованный пенополистиролом, который является хорошим теплоизолятором.
Калориметр используется для измерения изменения температуры внутри системы.
Тепловой баланс и жизнь на Земле
О остаток средствтермический играет фундаментальную роль в земной жизни. Без присутствия парниковых газов в атмосфере Земли большая часть тепловое излучение планеты покинет его, распространяясь в космос. Со временем это вызовет массовое похолодание по всей планете, в результате чего океаны со временем замерзнут.
Кроме того, океаны играют ключевую роль в остаток средствтермический планеты. В силу своего большого макароны а также нагреватьконкретный, океаны наделены огромным вместимостьтермический то есть им нужно получать огромное количество тепла, чтобы изменить свою температуру. По этой причине они могут очень эффективно регулировать температуру планеты. В районах, удаленных от океанов и с небольшим количеством воды, как правило, тепловые диапазоны, как и в случае с пустынями, где днем очень жарко, а ночью замерзает.
Следовательно остаток средствтермический это процесс, имеющий фундаментальное значение для поддержания физических, химических и биологических процессов на планете и, следовательно, необходимый для существования жизни на Земле.
Автор: Рафаэль Хелерброк
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
