Vad är termisk jämvikt? Formel, exempel och övningar

Termisk jämvikt, även kallad termodynamisk jämvikt, är när två kroppar eller ämnen når samma temperatur.

Detta termodynamikbegrepp är relaterat till den spontana värmeöverföringen (termisk energi) som sker mellan två kroppar i kontakt.

I denna process överför den varmare kroppen värmen till den svalare kroppen tills båda har samma temperatur.

värmeöverföringsschema

Utbytet av energi mellan två kroppar (värmeenergi) resulterar i förlust av termisk energi från den varmare kroppen och vinsten i energi från den svalare kroppen.

Exempel

Som ett exempel kan vi nämna blandningen av varmt kaffe med kall mjölk. Även om de har olika initialtemperaturer överför den hetaste kroppen (kaffe) på kort tid termisk energi till den kallaste (mjölk). Således blir blandningen lunken till följd av termisk jämvikt.

Förutsatt att kaffe var vid 50 ° C och mjölk vid 20 ° C, uppnås termisk jämvikt när båda är vid 35 ° C.

värmespridning

Det är viktigt att notera att värme är utbytet av energi och dess överföring kan ske på tre sätt:

• värmeledning: ökning av kinetisk energi;
• termisk konvektion: skapande av konvektionsströmmar;
• värmestrålning: med hjälp av elektromagnetiska vågor.

Typer av värmeförökning

Läs mer: värmespridning.

Formel

För att beräkna den termiska balansen används följande formel:

F₁ + Q₂ + Q₃... = 0 eller ΣQ = 0

Varelse,

F: mängd värme (kroppstemperatur)

Således vet vi att summan av alla termiska energier är noll.

O kännbart värme det är relaterat till kroppens temperaturvariation. Den beräknas med följande formel:

Q = m. ç. Δθ

Var,

F: mängd känslig värme (kalk eller J)
m: kroppsmassa (g eller kg)
ç: ämnets specifika värme (cal / g ° C eller J / Kg ° C)
Δθ: temperaturvariation (° C eller K)

Läs också omKalorimetriochVärme och temperatur.

Entréexamensövningar med feedback

1. (Mackenzie) När vi blandar 1,0 kg vatten (känslig specifik värme = 1,0 cal / g ° C) vid 70 ° C med 2,0 kg vatten vid 10 ° C, får vi 3,0 kg vatten vid:

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

Se Svar

Alternativ c) 30 ° C

2. (UFP-RS) Tänk på följande påståenden:

I. När två kroppar är i termisk jämvikt har de båda samma mängd värme.
II. När två kroppar är i termisk jämvikt har de båda samma temperatur.
III. Värme är temperaturöverföringen från en kropp till en annan.
IV. Värme är en form av energi under transport.

Från ovanstående uttalanden kan man säga att:

a) I, II, III och IV är korrekta
b) I, II, III är korrekta
c) I, II och IV är korrekta
d) II och IV är korrekta
e) II och III är korrekta

Se Svar

Alternativ d) II och IV är korrekta

3. (FATEC-SP) Ett system A befinner sig i termisk jämvikt med ett annat B och det här är inte i termisk jämvikt med ett annat C. Så vi kan säga det:

a) system A och C har samma värmemängd.
b) A-temperaturen skiljer sig från B.
c) system A och B har samma temperatur.
d) temperaturen på B skiljer sig från C, men C kan ha samma temperatur som i system A.
e) inget av ovanstående.

Se Svar

Alternativ c) system A och B har samma temperatur.

4. (UFV-MG) När två kroppar av olika material är i termisk jämvikt, isolerad från omgivningen, kan man säga att:

a) den hetaste har minst massa.
b) trots kontakten varierar temperaturen inte.
c) den hetaste ger värme till de kallaste.
d) den kallaste ger värme till de hetaste
e) deras temperaturer beror på deras densiteter.

Se Svar

Alternativ b) trots kontakten varierar temperaturen inte.

5. (UFScar-SP) Två kroppar A och B, med massorna m_DE i_Bär initialt vid temperaturer t_DE och du_Brespektive med t_DE t_B. Vid ett visst ögonblick bringas de i termisk kontakt. Efter att ha uppnått termisk jämvikt kommer vi att ha:

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

Se Svar

Alternativ c) t'a = t'b

Se även definitionen avBalans i fysik.