คำจำกัดความของสมดุลความร้อน (แนวคิดและคำจำกัดความคืออะไร)

สมดุลความร้อนเกิดขึ้นเมื่อ สองร่าง - เริ่มแรกที่อุณหภูมิต่างกัน - สัมผัสและหลังจากกระบวนการถ่ายเทความร้อน ถึงอุณหภูมิเท่ากัน.

ความร้อน เป็นชื่อเรียกของพลังงานความร้อนในฟิสิกส์ มักจะถ่ายโอนจากร่างกายที่ร้อนที่สุดไปยังร่างกายที่เย็นที่สุด และเมื่อร่างกายมีอุณหภูมิเท่ากัน ความร้อนที่ไหลเวียนระหว่างพวกมันจะถูกระงับ

หากไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม ปริมาณความร้อนที่ร่างกายหนึ่งสูญเสียไปจะเท่ากับปริมาณความร้อนที่อีกตัวดูดซับ

ภาพ: ภาพประกอบของวัตถุสองชิ้นในสภาวะสมดุลทางความร้อนหลังจากสัมผัส

สิ่งเดียวกันนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับร่างกายที่มีส่วนต่างๆ ที่อุณหภูมิต่างกัน เมื่อร่างกายมีอุณหภูมิเท่ากัน ร่างกายก็จะอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน

ความร้อน

ในภาษาในชีวิตประจำวัน คำว่า ความร้อน เกี่ยวข้องกับความรู้สึกในร่างกายของเราเมื่ออุณหภูมิสูง ในฟิสิกส์ ความหมายของความร้อนต่างกัน ความร้อนในกรณีนี้คือ พลังงานความร้อนในการเคลื่อนที่.

ร่างกายประกอบด้วยอนุภาคและความร้อนถูกกำหนดโดยระดับความปั่นป่วนของอนุภาคเหล่านี้ กล่าวคือยิ่งมีการกวนของโมเลกุลมากเท่าใด พลังงานความร้อนหรือความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ความร้อนมีหน่วยวัดเป็น

จูล (เจ) หรือ แคลอรี่ (มะนาว). แคลอรี่คือปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิ 1°C ต่อน้ำ 1 กรัม ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยวัดเหล่านี้คือ: 1 แคล = 4.186 เจ

สมดุลความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไร?

เมื่อร่างกายทั้งสองมีอุณหภูมิต่างกัน โมเลกุลของพวกมันจะมีระดับความปั่นป่วนต่างกัน โมเลกุลของร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นจะกระวนกระวายมากขึ้นและอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะกระวนกระวายน้อยลง

เมื่อสัมผัสกัน ร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงสุดจะถ่ายเทพลังงานความร้อนไปยังอีกฝ่ายหนึ่ง จนกระทั่งถึงอุณหภูมิเดียวกันซึ่งเรียกว่าสมดุลความร้อน เพื่อให้ง่ายขึ้น ลองมาดูตัวอย่างกัน:

ในการทำเจลาติน คุณต้องผสมผงในน้ำเดือด แล้วใส่น้ำปริมาณเท่ากันที่อุณหภูมิห้อง น้ำที่อุณหภูมิ 100°C จะสัมผัสกับน้ำที่อุณหภูมิห้อง และจะถ่ายเทความร้อน จนกว่าของเหลวในภาชนะจะมีอุณหภูมิเท่ากัน

หากไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิสุดท้ายจะเท่ากับค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิทั้งสองพอดี ดูตัวอย่าง:

น้ำที่ 100°C + น้ำที่ 25°C = 125°C

ค่านี้หารด้วย 2 จะเท่ากับ 62.5 ° อย่างไรก็ตาม เนื่องจากส่วนผสมสูญเสียพลังงานต่อสิ่งแวดล้อม อุณหภูมินี้ในทางปฏิบัติจะลดลงเล็กน้อย

เทอร์โมมิเตอร์

เมื่อเราต้องการวัดอุณหภูมิร่างกาย เราใช้เทอร์โมมิเตอร์ อุปกรณ์นี้บอกอุณหภูมิด้วยความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ระหว่างร่างกายกับเทอร์โมมิเตอร์

เมื่อเทอร์โมมิเตอร์มีอุณหภูมิเท่ากับร่างกายของเรา เทอร์โมมิเตอร์จะหยุดถ่ายเทความร้อน และในบางกรณีก็ส่งเสียงบี๊บเพื่อแจ้งให้คุณทราบว่าการไหลได้หยุดลงแล้ว ดังนั้นเราจึงรู้ว่าเรามีไข้หรือไม่

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ ความร้อนจำเพาะ และ อุณหภูมิ.

วิธีการถ่ายเทความร้อน

พลังงานในรูปของความร้อนสามารถส่งผ่านจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งได้สามวิธี: การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี

การขับรถ

การนำเกิดขึ้นเมื่อพลังงานถูกถ่ายโอนจากโมเลกุลไปยังโมเลกุล โมเลกุลที่มีความปั่นป่วนมากขึ้นจะสัมผัสกับโมเลกุลที่มีความปั่นป่วนน้อยลงและเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่

หากคุณถือช้อนโลหะที่ปลายด้านหนึ่งและแตะปลายอีกด้านกับกองไฟ คุณสามารถเผามือได้ภายในครู่เดียว เนื่องจากโมเลกุลที่ถูกกวนด้วยไฟทำให้โมเลกุลอื่นๆ เกิดการกวน นำพลังงานความร้อนมาสู่ช้อนส้อมทั้งหมด - ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

การพาความร้อน

การพาความร้อนเกิดขึ้นกับสารที่เป็นก๊าซหรือของเหลวซึ่งถ่ายเทความร้อนผ่านกระแสน้ำ รูปทรงกลมที่เกิดจากความแตกต่างของความหนาแน่นของส่วนที่ร้อนและเย็นของa สาร

นี่เป็นกรณีของหม้อต้มน้ำร้อน ส่วนน้ำที่ใกล้ไฟที่สุดจะร้อนขึ้นก่อนเพราะความหนาแน่นของน้ำร้อนต่ำกว่านั้น จะลอยขึ้นในกระทะและส่วนที่เย็นที่สุดของน้ำจะไหลลงมา เกิดเป็นกระแสน้ำเป็นวงกลม การพาความร้อน

การฉายรังสี

ในการฉายรังสี ไม่จำเป็นต้องมีการสัมผัสกันระหว่างวัตถุเพื่อให้พลังงานแพร่กระจาย ดังที่เกิดขึ้นในการนำหรือการพาความร้อน ในกรณีนี้ พลังงานความร้อนจะแพร่กระจายจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ร่างกายที่ได้รับความร้อนเรียกว่าตัวรับและตัวที่ปล่อยออกมาเรียกว่าตัวปล่อย

นี่คือวิธีที่ดวงอาทิตย์ทำให้โลกอุ่นขึ้น อย่างที่เราทราบดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกมากนั่นคือไม่มีการสัมผัส ความร้อนที่มาถึงโลกและรับประกันชีวิตบนโลกนั้นส่งผ่านโดยการแผ่รังสีผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ดูเพิ่มเติมที่ความหมายของ ความร้อน และ พลังงานความร้อน.