สมดุลความร้อนคืออะไร? สูตร ตัวอย่าง และแบบฝึกหัด

สมดุลความร้อนหรือที่เรียกว่าสมดุลทางอุณหพลศาสตร์คือเมื่อวัตถุหรือสารสองชนิดไปถึง อุณหภูมิเท่ากัน.

แนวคิดของอุณหพลศาสตร์นี้เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นเอง (พลังงานความร้อน) ที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุทั้งสองที่สัมผัสกัน

ในขั้นตอนนี้ ตัวที่อุ่นกว่าจะถ่ายเทความร้อนไปยังตัวทำความเย็นจนกว่าทั้งคู่จะมีอุณหภูมิเท่ากัน

โครงการถ่ายเทความร้อน

การแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างร่างกายทั้งสอง (พลังงานความร้อน) ส่งผลให้สูญเสียพลังงานความร้อนจากร่างกายที่อุ่นขึ้นและได้รับพลังงานจากร่างกายที่เย็นกว่า

ตัวอย่าง

ตัวอย่างเช่น เราสามารถพูดถึงส่วนผสมของกาแฟร้อนกับนมเย็น แม้ว่าอุณหภูมิเริ่มต้นจะต่างกัน แต่ในเวลาสั้นๆ ร่างกายที่ร้อนที่สุด (กาแฟ) จะถ่ายเทพลังงานความร้อนไปยังอุณหภูมิที่เย็นที่สุด (นม) ดังนั้นส่วนผสมจะอุ่นขึ้นจากความสมดุลทางความร้อน

สมมติว่ากาแฟมีอุณหภูมิ 50°C และนมที่ 20°C จะถึงจุดสมดุลทางความร้อนเมื่อทั้งคู่มีอุณหภูมิ 35°C

กระจายความร้อน

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าความร้อนคือการแลกเปลี่ยนพลังงานและการถ่ายเทสามารถเกิดขึ้นได้สามวิธี:

• การนำความร้อน: พลังงานจลน์เพิ่มขึ้น
• การพาความร้อน: การสร้างกระแสพา
• การฉายรังสีความร้อน: โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ประเภทของการแพร่กระจายความร้อน

อ่านเพิ่มเติม: กระจายความร้อน.

สูตร

ในการคำนวณสมดุลความร้อนจะใช้สูตรต่อไปนี้:

คิว₁ + คิว₂ + คิว₃... = 0 หรือ ΣQ=0

เป็น

คิว: ปริมาณความร้อน (อุณหภูมิร่างกาย)

ดังนั้นเราจึงรู้ว่าผลรวมของพลังงานความร้อนทั้งหมดเป็นศูนย์

อู๋ ความร้อนที่เหมาะสม มันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกาย คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

คิว = ม. ค. Δθ

ที่ไหน

คิว: ปริมาณความร้อนที่เหมาะสม (มะนาวหรือเจ)
ม: มวลกาย (g หรือ kg)
ค: ความร้อนจำเพาะของสาร (cal/g°C or J/Kg°C)
Δθ: ความแปรผันของอุณหภูมิ (°C หรือ K)

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวัดปริมาณความร้อนและความร้อนและอุณหภูมิ.

แบบฝึกหัดสอบเข้าพร้อมคำติชม

1. (แมคเคนซี่) เมื่อเราผสมน้ำ 1.0 กก. (ความร้อนจำเพาะที่ไวต่อความรู้สึก = 1.0 cal/g°C) ที่อุณหภูมิ 70°C กับน้ำ 2.0 กก. ที่ 10°C เราจะได้น้ำ 3.0 กก. ที่:

ก) 10°C
ข) 20°C
ค) 30°C
ง) 40°C
จ) 50°C

ดูคำตอบ

ทางเลือก c) 30°C

2. (UFP-RS) พิจารณาข้อความต่อไปนี้:

ผม. เมื่อวัตถุทั้งสองอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน วัตถุทั้งสองมีปริมาณความร้อนเท่ากัน
ครั้งที่สอง เมื่อวัตถุทั้งสองอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน วัตถุทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน
สาม. ความร้อนคือการถ่ายเทอุณหภูมิจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง
IV. ความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานในการขนส่ง

จากข้อความข้างต้นกล่าวได้ว่า:

ก) I, II, III และ IV ถูกต้อง
b) I, II, III ถูกต้อง
c) I, II และ IV ถูกต้อง
ง) II และ IV ถูกต้อง
จ) II และ III ถูกต้อง

ดูคำตอบ

ทางเลือก d) II และ IV ถูกต้อง

3. (FATEC-SP) ระบบ A อยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนกับอีกระบบหนึ่งและระบบนี้ไม่อยู่ในสมดุลทางความร้อนกับอีกระบบหนึ่ง ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่า:

ก) ระบบ A และ C มีปริมาณความร้อนเท่ากัน
b) อุณหภูมิของ A แตกต่างจากอุณหภูมิของ B
c) ระบบ A และ B มีอุณหภูมิเท่ากัน
d) อุณหภูมิของ B แตกต่างจาก C แต่ C สามารถมีอุณหภูมิเท่ากับในระบบ A ได้
จ) ไม่มีสิ่งใดข้างต้น

ดูคำตอบ

ทางเลือก c) ระบบ A และ B มีอุณหภูมิเท่ากัน

4. (UFV-MG) เมื่อวัตถุสองชนิดที่แตกต่างกันอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน ซึ่งแยกออกจากสิ่งแวดล้อม กล่าวได้ว่า

ก) ที่ร้อนแรงที่สุดคืออันที่มีมวลน้อยที่สุด
b) แม้จะสัมผัสกัน แต่อุณหภูมิก็ไม่เปลี่ยนแปลง
c) ที่ร้อนที่สุดให้ความร้อนแก่ความเย็นที่สุด
ง) ที่เย็นที่สุดให้ความร้อนแก่ผู้ที่ร้อนที่สุด
จ) อุณหภูมิขึ้นอยู่กับความหนาแน่น

ดูคำตอบ

ทางเลือก b) แม้จะสัมผัสกัน แต่อุณหภูมิก็ไม่ต่างกัน

5. (UFScar-SP) สองร่าง A และ B โดยมีมวล m_เธ ใน_บี, เริ่มแรกที่อุณหภูมิ t_เธ และคุณ_บี, ตามลำดับ, กับ t_เธ t_บี. ในช่วงเวลาหนึ่ง พวกมันจะถูกสัมผัสด้วยความร้อน หลังจากเข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อนแล้ว เราจะได้:

ก) t'a > t'b
b) t'a c) t'a = t'b
ง) น.d.a.

ดูคำตอบ

ทางเลือก c) t'a = t'b

ดูเพิ่มเติมที่คำจำกัดความของสมดุลในฟิสิกส์.