Dengetermal bir cismin içinde bulunduğu durumdur. aynısıcaklık çevrelerinden daha. Komşularından daha yüksek sıcaklıktaki tüm cisimlerin, her ikisi de aynı sıcaklığı sunmaya başlayana kadar kendiliğinden ısı verme eğiliminde oldukları gözlenir.
BakAyrıca:Termolojinin Temelleri
Termal denge ve Termodinamiğin sıfır yasası
Termal denge, termodinamiğin sıfır yasasının arkasındaki ana kavramdır. Böyle bir yasa, iki termodinamik sistemin olduğu durumda, bu ve B, üçüncü bir termodinamik sistemle termal dengededir, Ç, sonra, bu ve B ayrıca termal dengede olacaklardır.
Termal dengede, her cismin son sıcaklıkları eşit olmalıdır: Tbu = TB = TÇ
Termodinamiğin sıfır yasası ifadesinin ne oluşturduğuna bakın:
“Eğer iki cisim üçüncü bir cisimle termal dengedeyse, o zaman bu cisimler birbirleriyle termal dengede olacaktır.”
Termal dengeyi anlamanın başka bir yolu da cisimlerin iç enerjisine dayanmaktadır. İç enerji veya basitçe termal enerji, fiziksel bir miktardır. direkt olarakorantılı à sıcaklık vücudun. Bu nedenle, aynı termodinamik sistem içinde farklı sıcaklıklara sahip cisimler varsa, bunların farklı modülleri olacaktır. enerjileri arasında bir fark kalmayıncaya kadar bu enerjinin bir kısmını aralarında transfer edecektir. iç. İç enerjinin ne olduğu ve özelliklerinin neler olduğu hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Makaleye erişin:
İçsel enerji.ısı ve ısı dengesi
Isı transferi her zaman en yüksek sıcaklığa sahip vücuttan en düşük sıcaklığa sahip vücuda kendiliğinden gerçekleşir. Enerjinin ısı biçimindeki bu transferi, aşağıdaki gibi işlemlerle gerçekleşebilir. sürme, konveksiyon ve radyasyon.
Sürme: Özellikle katılarda meydana gelen cisimler arası ısı transferidir. Bu tip iletimde kütle transferi olmaz. Bu tür ısı transferi, örneğin metallerde termal dengenin nasıl oluştuğunu açıklar.
Konveksiyon: Akışkanlarda gerçekleşen bir ısı transferidir. Bu ısı transferi modunda, ısıtılan akışkan hareket ettikçe, tüm akışkan termal dengeye ulaşana kadar konveksiyon akımları oluşturan kütle transferi vardır.
Radyasyon: Elektromanyetik dalgalar yoluyla ısının iletilmesidir, dolayısıyla bu işlem vücut ile başka bir vücut arasında farklı sıcaklıklarda fiziksel bir ortam olmasa bile gerçekleşir. Bu durumda aktarılan ısı, daha az enerjiye sahip elektromanyetik dalgaların eşdeğeridir. bölgesinde bulunan görünür ışık, dolayısıyla termal radyasyondur. kızılötesi.
Şekildeki iki sıvı, sıcaklıkları eşit olana kadar birbirlerine ısı aktarır.
Isı transfer işlemlerinin her birinin nasıl gerçekleştiği hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Makaleye erişin: Isı yayılım süreçleri.
hissedilen sıcaklık
ne zaman... Olsa farkiçindesıcaklık iki cisim arasında veya bir cisim ile çevresi arasında kendiliğinden ısı alışverişi olur, böylece daha yüksek sıcaklıktaki cisim soğur ve daha düşük sıcaklıktaki cisimler, hepsi sıcaklığa ulaşana kadar içinde dengetermal.
Farklı sıcaklıklarda cisimler arasında alınıp verilen ısı miktarına denir. hissedilen sıcaklık ve bu miktar aşağıdaki şekilde gösterilen formülden hesaplanabilir:
S – ısı (kireç veya J)
m – kütle (g veya kg)
ç - özgül ısı (cal/gºC veya J/kg. K)
ΔT – sıcaklık değişimi (°C veya K)
Yukarıda gösterilen formülde, ismin büyüklüğünü vurgulamak önemlidir. özısı. böyle bir büyüklük ölçer Bir maddenin sıcaklığını 1°C değiştirmek için vermesi veya emmesi gereken kütle başına enerji miktarı. Örneğin saf su durumunda ve normal basınç koşulları altında, sıcaklığını 1ºC değiştirmek için her bir gram su için 1.0 kaloriye ihtiyaç vardır.
Böylece birbirleriyle ısıl temas kurmuş tüm maddeler şu koşula ulaşma eğilimindedir: dengetermal Bununla birlikte, zamanla, bazıları bunu yapmak için daha fazla miktarda enerji gerektirir ve bu, termal dengeye ulaşmak için sıcaklığı doğrudan etkiler.
okuAyrıca:sıcaklık nedir?
gizli ısı
Bir cismin çevresiyle ısı alışverişi sırasında, fiziksel durumunda bir değişikliğe uğramasına neden olan basınç, sıcaklık ve hacim sunması mümkündür. Bu değişiklikler meydana sıcaklıksabit (tek bir maddeden oluşan, safsızlık içermeyen cisimler için), yani dış ortama ısı almasına veya vermesine rağmen, bu cisimlerin sıcaklığı değişmez.
Bu, ancak bu durumda, değiştirilen tüm enerjinin moleküllerinizin konformasyonunu değiştirmek için kullanılması nedeniyle mümkündür. Enerji bariyerinin "aşıldığı" ve vücudun tüm içeriğinin başka bir fiziksel durumda olduğu andan itibaren, Vücut, sıcaklığı dışarıdaki sıcaklığa eşit olmadıkça, çevresiyle ısı alışverişi yapmaya devam eder.
Ö gizli ısı aşağıdaki şekilde gösterilen formülden hesaplanabilir, kontrol edin:
S – gizli ısı (kireç veya J)
m – kütle (g veya kg)
L – özgül gizli ısı (cal/g veya J/kg)
Termal Denge Formülü
Ne olduğunu öğrenmek istersek sıcaklıkiçindedenge Bazı termodinamik sistemlerin bir parçası olarak, söz konusu sistemi bir sistem olarak ele almamız gerekir. sistemyalıtılmışyani, bu sistemin komşuları ile hiçbir miktarda ısı alışverişi yapılmadığını varsaymalıyız.
Bu durumdan hareketle, ısı alışverişinin tamamının sadece bu sistemi oluşturan cisimler arasında değiş tokuş edildiğini söyleyebiliriz. ısı kayıplarının dikkate alınmaması örneğin kabın duvarları için. Bu durumda, konteynerin sahip olduğunu söylüyoruz. termal kapasite ihmal edilebilir, yani herhangi bir ısı emmez.
Aşağıdaki durumu hayal edin: ihmal edilebilir ısı kapasitesi olan bir fincan sıcak çayın içine biraz buz küpü dökün. Termal denge sıcaklığını belirlemek için sistemin başlangıç koşullarını bilmenin yanı sıra bazı değerlendirmeler yapmalıyız:
Sıcak çayın buza verdiği tüm ısı miktarı, fincan ihmal edilebilir ısı kapasitesine sahip olduğundan, buz tarafından tamamen emilecektir.
Bu çayın kapalı bir termodinamik sistem olarak anlaşılabilmesi için havaya ve diğer herhangi bir çevreye olan ısı kayıplarını göz ardı etmeliyiz.
Bu şekilde, buzun aldığı ısının tamamının sıcak çay tarafından verildiğini belirleyebiliriz, bununla termal dengeyi hesaplamak için formülümüzü yazdık:
S$ – Alınan ısı
SÇ - verilen ısı
Verilen ısı (QÇ), sıcak çayın içine yerleştirilen buz küplerine aktardığı ısı miktarını ifade eder. Zaten alınan ısı (Q$) bu buz küplerinin aldığı ısı miktarıdır. Bu ısı miktarının iki doğası olacaktır: ısı hassas ve sıcak gizli, çünkü, termal dengeye girmek için buz küpleri muhtemelen eriyecektir.
Termal denge sıcaklığının belirlenmesi
Aşağıdaki durumdan termal denge sıcaklığını belirleyelim:
70°C'lik bir başlangıç sıcaklığında 200 ml (200g) çay içeren ihmal edilebilir termal kapasiteye sahip bir fincan, -10°C'lik bir sıcaklıkta 10g buz alır. Sistemin termal denge sıcaklığını belirleyin (çayın özgül ısısının suyun özgül ısısına eşit olduğunu varsayalım):
Veri:
çSU = 1.0 kal/g°C
çBUZ = 0,5 kal/g°C
LBUZ = 80 kal/g
İlk olarak, buz tarafından alınan tüm ısının çay tarafından verildiğini düşünüyoruz:
Daha sonra, hangi ısı biçimlerinin verildiğini ve alındığını ayrıntılandırmak gerekir:
Çay: Çay sadece hissedilir ısı verdi (Qs), çünkü fiziksel durumu değişmedi.
buz: Buz başlangıçta -10°C'deydi, bu nedenle duyulur ısı aldı (Qs) 0 ºC sıcaklığa kadar, daha sonra gizli ısı aldı (QL) sıvılaştırmak. Sıvı hale geldikten sonra gizli ısı aldı (Qs) termal dengeye girene kadar (TF) çay ile.
Yukarıda analiz edilenleri bir denklem şeklinde çevirerek, çözmek için aşağıdaki hesaplamayı yapacağız:
Yukarıda bulunan denklemdeki alıştırma tarafından sağlanan verileri değiştirerek, aşağıdaki hesaplamayı çözmemiz gerekecek:
Yukarıda yapılan hesaba göre çay+buz sisteminin denge sıcaklığı yaklaşık 70.4°C olmalıdır.
Termal denge deneyi
İki cisim arasındaki termal dengeyi test etmek için birkaç deney yapabiliriz. Bununla birlikte, bunların en basiti, bir kalorimetre bu bir termometre. Kalorimetre, termal kapasiteye sahip (ısı geçişine izin vermeyen) adyabatik bir kaptır. hakkındaihmal edilebilir, örneğin iyi bir ısı yalıtkanı olan straforla kaplanmış bir tencere gibi.
Kalorimetre, sistemin içindeki sıcaklık değişimini ölçmek için kullanılır.
Termal denge ve dünyadaki yaşam
Ö dengetermal karasal yaşamda temel bir rol oynar. Dünya atmosferinde sera gazlarının varlığı olmadan, çoğu termal radyasyon gezegenin onu terk edip uzaya yayılması. Zamanla bu, gezegende büyük bir soğumaya neden olarak okyanusların zamanla donmasına neden olur.
Ek olarak, okyanuslar önemli bir rol oynamaktadır. dengetermal gezegenin. Onun büyük sayesinde makarna ve sıcaklıközel, okyanuslar büyük bir donanıma sahiptir kapasitetermal, yani, sıcaklıklarını değiştirmek için büyük miktarlarda ısı almaları gerekir. Bu nedenle gezegenin sıcaklığını çok verimli bir şekilde düzenleyebilirler. Okyanuslardan uzak ve az su bulunan bölgeler büyük olma eğilimindedir. termal aralıklar, gündüzleri aşırı derecede sıcak olan ve geceleri donan çöllerde olduğu gibi.
bu yüzden dengetermal gezegendeki fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin sürdürülmesi için temel öneme sahip bir süreçtir ve bu nedenle Dünya'daki yaşamın varlığı için elzemdir.
Benden. Rafael Helerbrock
Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
