Čo je tepelná rovnováha? Vzorec, príklad a cvičenia

Tepelná rovnováha, tiež nazývaná termodynamická rovnováha, je, keď dve telá alebo látky dosiahnu rovnaká teplota.

Tento koncept termodynamiky súvisí so spontánnym prenosom tepla (tepelná energia), ku ktorému dochádza medzi dvoma kontaktnými telesami.

V tomto procese teplejšie teleso odovzdáva teplo chladnejšiemu telu, kým oba nemajú rovnakú teplotu.

schéma prenosu tepla

Výmena energie medzi dvoma telesami (tepelná energia) má za následok stratu tepelnej energie z teplejšieho telesa a zisk energie z chladnejšieho telesa.

Príklad

Ako príklad môžeme uviesť zmes horúcej kávy so studeným mliekom. Aj keď majú rozdielne počiatočné teploty, najteplejšie telo (káva) v krátkom čase odovzdá tepelnú energiu najchladnejšej (mlieko). Takto sa zmes stáva vlažnou v dôsledku tepelnej rovnováhy.

Za predpokladu, že káva bola pri 50 ° C a mlieko pri 20 ° C, je dosiahnutá tepelná rovnováha, keď sú obidve pri 35 ° C.

šírenie tepla

Je dôležité poznamenať, že teplo je výmena energie a k jej prenosu môže dôjsť tromi spôsobmi:

• tepelné vedenie: zvýšenie kinetickej energie;
• tepelná konvekcia: tvorba konvekčných prúdov;
• tepelné ožarovanie: pomocou elektromagnetických vĺn.

Druhy šírenia tepla

Čítaj viac: šírenie tepla.

Vzorec

Na výpočet tepelnej bilancie sa používa nasledujúci vzorec:

Q₁ + Q₂ + Q₃... = 0 alebo ΣQ = 0

Byť,

Q: množstvo tepla (telesná teplota)

Vieme teda, že súčet všetkých tepelných energií je nulový.

O citeľné teplo súvisí to s teplotnými zmenami telies. Vypočíta sa podľa tohto vzorca:

Q = m. ç. Δθ

Kde,

Q: množstvo citeľného tepla (vápno alebo J)
m: telesná hmotnosť (g alebo kg)
ç: špecifické teplo látky (kal / g ° C alebo J / Kg ° C)
Δθ: kolísanie teploty (° C alebo K)

Prečítajte si tiež oKalorimetriaaTeplo a teplota.

Cvičenia na prijímacie skúšky so spätnou väzbou

1. (Mackenzie) Keď zmiešame 1,0 kg vody (citlivé merné teplo = 1,0 kal / g ° C) pri 70 ° C s 2,0 kg vody pri 10 ° C, dostaneme 3,0 kg vody pri:

a) 10 ° C
b) 20 ° C
c) 30 ° C
d) 40 ° C
e) 50 ° C

Pozri odpoveď

Alternatívne c) 30 ° C

2. (UFP-RS) Zvážte nasledujúce tvrdenia:

I. Keď sú dve telesá v tepelnej rovnováhe, obe majú rovnaké množstvo tepla.
II. Keď sú dve telesá v tepelnej rovnováhe, obe majú rovnakú teplotu.
III. Teplo je prenos teploty z jedného tela do druhého.
IV. Teplo je forma energie pri preprave.

Z vyššie uvedených tvrdení možno povedať, že:

a) I, II, III a IV sú správne
b) I, II, III sú správne
c) I, II a IV sú správne
d) II a IV sú správne
e) II a III sú správne

Pozri odpoveď

Alternatívne d) II a IV sú správne

3. (FATEC-SP) Systém A je v tepelnej rovnováhe s iným B a tento nie je v tepelnej rovnováhe s iným C. Môžeme teda povedať, že:

a) systémy A a C majú rovnaké množstvo tepla.
b) teplota A je iná ako teplota B.
c) systémy A a B majú rovnakú teplotu.
d) teplota B je iná ako teplota C, ale C môže mať rovnakú teplotu ako v systéme A.
e) nič z vyššie uvedeného.

Pozri odpoveď

Alternatíva c) systémy A a B majú rovnakú teplotu.

4. (UFV-MG) Keď sú dve telesá z rôznych materiálov v tepelnej rovnováhe, izolované od životného prostredia, možno povedať, že:

a) najteplejšie má najmenšiu hmotnosť.
b) ich teploty sa napriek kontaktu nelíšia.
c) najteplejšie poskytuje teplo tým najchladnejším.
d) najchladnejšie poskytuje teplo tým najteplejším
e) ich teploty závisia od ich hustôt.

Pozri odpoveď

Alternatíva b) ich teploty sa napriek kontaktu nelíšia.

5. (UFScar-SP) Dve telesá A a B s hmotnosťou m_THE v_B, sú spočiatku pri teplotách t_THE a ty_B, respektíve s t_THE t_B. V danom okamihu sa privedú do tepelného kontaktu. Po dosiahnutí tepelnej rovnováhy budeme mať:

a) t’a> t’b
b) t’a c) t’a = t’b
d) n.d.a.

Pozri odpoveď

Alternatíva c) t’a = t’b

Pozri tiež definíciuRovnováha vo fyzike.