Balanstermisk är det tillstånd där en kropp befinner sig i sammatemperatur än deras omgivning. Det observeras att alla kroppar som har högre temperaturer än sina grannar tenderar att ge dem värme spontant tills båda börjar presentera samma temperatur.
Seockså:Grunderna för termologi
Termisk jämvikt och termodynamikens nolllag
Termisk jämvikt är det centrala begreppet bakom termodynamikens nolllag. Sådan lag fastställer att, i fall där två termodynamiska system, DE och B, är i termisk jämvikt med ett tredje termodynamiskt system, Ç, sedan, DE och B de kommer också att vara i termisk jämvikt.
I termisk jämvikt måste de slutliga temperaturerna för varje kropp vara lika: TDE = TB = TÇ
Kolla vad uttalandet om termodynamikens nolllag fastställer:
“Om två kroppar är i termisk jämvikt med en tredje kropp, kommer dessa kroppar att vara i termisk jämvikt med varandra. ”
Ett annat sätt att förstå termisk balans är baserat på kroppens inre energi. Intern energi, eller helt enkelt termisk energi, är en fysisk kvantitet
direktproportionell à temperatur av kroppen. Därför, om det finns kroppar med olika temperaturer inom samma termodynamiska system, kommer de att ha olika moduler av intern energi och kommer därför att överföra en del av den energin mellan dem tills det inte finns någon skillnad mellan deras energier. inre. Vill du veta mer om vad intern energi är och vilka egenskaper den har? Gå till artikeln: Inre energi.Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)
värme- och termisk balans
Värmeöverföring sker alltid spontant, från kroppen med den högsta temperaturen till kroppen med den lägsta temperaturen. Denna överföring av energi i form av värme kan ske genom processer som körning, konvektion och strålning.
Körning: Det är överföringen av värme mellan kroppar som sker särskilt i fasta ämnen. Vid denna typ av ledning sker inga massaöverföringar. Denna typ av värmeöverföring förklarar hur termisk jämvikt uppträder i exempelvis metaller.
Konvektion: Det är en värmeöverföring som sker i vätskor. I detta läge för värmeöverföring sker massöverföring när den uppvärmda vätskan rör sig och bildar konvektionsströmmar tills all vätska når termisk jämvikt.
Strålning: Det är överföring av värme genom elektromagnetiska vågor, så denna process sker även om det inte finns något fysiskt medium mellan kroppen och en annan kropp vid olika temperaturer. Värmen som överförs motsvarar i detta fall elektromagnetiska vågor med mindre energi än synligt ljus, vilket är termisk strålning, beläget i regionen infraröd.
De två vätskorna i figuren överför värme till varandra tills deras temperaturer är lika.
Vill du veta mer om hur var och en av värmeöverföringsprocesserna sker? Gå till artikeln: Värmeutbredningsprocesser.
kännbart värme
när det finns skillnaditemperatur mellan två kroppar, eller mellan en kropp och dess omgivningar, kommer det att ske spontant värmeutbyte mellan dem, så att kroppen med högre temperatur svalnar och kropparna med lägre temperatur värms upp tills de alla når temperaturen i balanstermisk.
Mängden värme som utbyts mellan kroppar vid olika temperaturer kallas kännbart värme och detta belopp kan beräknas från formeln som visas i figuren nedan:
F - värme (kalk eller J)
m - massa (g eller kg)
ç - specifik värme (cal / gºC eller J / kg. K)
AT - temperaturvariation (° C eller K)
I formeln som visas ovan är det viktigt att markera storheten i namnet specifik värme. en sådan storlek mäter mängd energi per massa som ett ämne behöver ge eller absorbera för att temperaturen ska variera med 1 ° C. När det gäller rent vatten, till exempel och under normala tryckförhållanden, för att variera temperaturen med 1 ° C, krävs 1,0 kalori för varje gram vatten.
Således tenderar alla ämnen som har etablerad termisk kontakt med varandra att nå tillståndet för balanstermisk över tid spontant kräver dock vissa större energi för att göra detta och detta påverkar direkt temperaturen för att uppnå termisk jämvikt.
läsaockså:Vad är temperatur?
latent värme
Det är möjligt att en kropp under värmeväxling med sin omgivning uppvisar tryck, temperatur och volym som gör att den genomgår en förändring i sitt fysiska tillstånd. Dessa förändringar inträffar i temperaturkonstant (för kroppar som består av en enda substans, utan föroreningar), det vill säga, trots att de tar emot eller ger värme till den yttre miljön, ändras inte dessa kroppars temperatur.
Detta är bara möjligt eftersom all energi som utbyts, i det här fallet, används för att ändra konformationen av dina molekyler. Från det ögonblick som energibarriären "övervinns" och hela kroppens innehåll är i ett annat fysiskt tillstånd, nämligen Kroppen fortsätter att utbyta värme med omgivningen, såvida inte naturligtvis temperaturen är lika med temperaturen ute.
O latent värme kan beräknas från formeln som visas i figuren nedan, kolla in den:
F - latent värme (kalk eller J)
m - massa (g eller kg)
L - specifik latent värme (cal / g eller J / kg)
Termisk jämviktsformel
Om vi vill ta reda på vad som är temperaturibalans av något termodynamiskt system är det nödvändigt att vi betraktar systemet i fråga som ett systemetisolerat, det vill säga, vi måste anta att ingen mängd värme utbyts med stadsdelarna i detta system.
Från detta tillstånd kan vi säga att hela mängden värmeväxling endast utbyts mellan kropparna som utgör detta system, bortse från värmeförluster till exempel på behållarens väggar. I det här fallet säger vi att containern har termisk kapacitet försumbar, dvs det absorberar ingen värme.
Tänk dig följande situation: i en kopp varmt te, med försumbar värmekapacitet, häll några isbitar. För att kunna bestämma den termiska jämviktstemperaturen måste vi, förutom att känna till systemets initiala förhållanden, göra några överväganden:
All den mängd värme som hett te ger till isen kommer att absorberas helt av den, eftersom koppen har försumbar värmekapacitet.
Vi måste bortse från värmeförluster till luften och andra omgivningar, så att denna kopp te kan förstås som ett slutet termodynamiskt system.
På detta sätt kan vi fastställa att hela mängden värme som mottas av isen gavs upp av hett te, med det skrev vi vår formel för att beräkna den termiska balansen:
FR - Värme mottagen
FÇ - värme som ges in
Värmen som ges i (QÇ), avser mängden värme som hett te överförde till isbitarna som sätts in i det. Redan den mottagna värmen (QR) är mängden värme som dessa isbitar fått. Denna mängd värme kommer att ha två naturer: värme känslig och het latent, eftersom isbitarna troligen smälter för att komma in i termisk jämvikt.
Bestämning av den termiska jämviktstemperaturen
Låt oss bestämma den termiska jämviktstemperaturen utifrån följande situation:
En kopp med försumbar termisk kapacitet, som innehåller 200 ml (200 g) te vid en initial temperatur på 70 ° C, tar emot 10 g is vid en temperatur av -10 ° C. Bestäm systemets termiska jämviktstemperatur (antag att den specifika värmen för te är lika med den specifika vattenvärmen):
Data:
çVATTEN = 1,0 cal / g ° C
çIS = 0,5 cal / g ° C
LIS = 80 cal / g
Först anser vi att all värme som isen mottog gavs av teet:
Därefter är det nödvändigt att specificera vilka former av värme som gavs och mottogs:
Te: Teet gav bara förnuftig värme (Qs), eftersom hans fysiska tillstånd inte har förändrats.
Is: Isen var initialt vid -10 ° C, så den fick förnuftig värme (Qs) tills temperaturen är 0 ºC, sedan mottas latent värme (QL) till flytande. Efter att ha blivit flytande fick den latent värme (Qs) tills den går in i termisk jämvikt (TF) med te.
Om vi översätter vad som analyserades ovan i form av en ekvation kommer vi att ha följande beräkning att lösa:
Om vi ersätter data från övningen i ekvationen ovan, måste vi lösa följande beräkning:
Enligt beräkningen ovan bör jämviktstemperaturen för te + issystemet vara cirka 70,4 ° C.
Värmebalansexperiment
För att testa den termiska balansen mellan två kroppar kan vi utföra flera experiment. Den enklaste av dessa innefattar dock användning av a kalorimeter det är en termometer. Kalorimetern är en adiabatisk behållare (som inte tillåter värmepassage), med termisk kapacitet handla omförsumbar, som en kruka fodrad med styrofoam, till exempel, vilket är en bra värmeisolator.
Kalorimetern används för att mäta temperaturvariationen i systemet inuti.
Termisk balans och liv på jorden
O balanstermisk det spelar en grundläggande roll i det markbundna livet. Utan förekomsten av växthusgaser i jordens atmosfär, de flesta av värmestrålning av planeten skulle lämna den och sprida sig ut i rymden. Med tiden skulle detta orsaka massiv kylning över planeten och orsaka att haven fryser över tiden.
Dessutom spelar haven en nyckelroll i balanstermisk av planeten. På grund av dess stora pasta och värmespecifik, haven är utrustade med en enorm kapacitettermisk, det vill säga de behöver ta emot stora mängder värme för att ändra temperaturen. Av denna anledning kan de reglera planetens temperatur mycket effektivt. Regioner långt från haven och med lite vatten tenderar att ha stora värmeområden, som i fallet med öknar, som är extremt heta under dagen och fryser på natten.
Därför balanstermisk det är en process av grundläggande betydelse för upprätthållandet av fysiska, kemiska och biologiska processer på planeten och därför väsentlig för existensen av liv på jorden.
Av mig Rafael Helerbrock
