Теплова рівновага відбувається, коли два тіла - спочатку при різних температурах - контактують і після процесу теплопередачі, досягають тієї ж температури.
Тепло, яке в фізиці називають тепловою енергією, завжди передається від найгарячішого до найхолоднішого тіла, і коли тіла досягають однакової температури, тепловий потік між ними припиняється.
Якщо немає теплообміну з навколишнім середовищем, кількість тепла, втраченого одним тілом, дорівнює кількості теплоти, поглиненої іншим.
Зображення: ілюстрація двох тіл в тепловій рівновазі після контакту.
Те саме може статися з тілом, частини якого мають різну температуру. Коли все тіло досягне однакової температури, воно буде знаходитися в тепловій рівновазі.
Тепло
У повсякденній мові слово тепло пов’язане з відчуттям у нашому тілі, коли висока температура. У фізиці значення теплоти різне. У цьому випадку тепло теплова енергія в русі.
Тіла складаються з частинок, і тепло визначається ступенем збудження цих частинок. Тобто, чим більше збудження його молекул, тим більша теплова енергія або тепло.
Тепло вимірюється в джоуль (J) або калорійність (лайм). Калорія - це кількість енергії, необхідна для підвищення на 1 ° С 1 г води. Співвідношення між цими одиницями виміру: 1 кал = 4,186 Дж.
Як відбувається теплова рівновага?
Коли два тіла мають різну температуру, їх молекули знаходяться в різному ступені збудження. Молекули тіла з високою температурою більш збуджені, а нижчої температури менш збуджені.
Коли вони контактують, тіло з найвищою температурою передаватиме теплову енергію іншому, поки обидва не досягнуть однакової температури, що називається тепловою рівновагою. Щоб полегшити це, давайте згадаємо приклад:
Для приготування желатину потрібно змішати порошок у киплячій воді, а потім залити таку ж кількість води кімнатної температури. Вода при температурі 100 ° C контактуватиме з водою кімнатної температури і передаватиме тепло, поки вся рідина в ємності не стане однаковою.
Якби не було теплообміну з навколишнім середовищем, кінцева температура була б точно середньою з двох температур. Див. Приклад:
Вода при 100 ° C + вода при 25 ° C = 125 ° C
Це значення, поділене на 2, дорівнювало б 62,5 °. Однак, оскільки суміш втрачає енергію для навколишнього середовища, ця температура на практиці буде трохи нижчою.
термометр
Коли нам потрібно виміряти температуру тіла, ми використовуємо термометр. Цей прилад повідомляє нам температуру за допомогою термодинамічного балансу між тілом і термометром.
Коли термометр досягає тієї ж температури, що і наше тіло, він перестає передавати тепло, а в деяких випадках він видає звуковий сигнал, щоб повідомити, що потік зупинився. І отже, ми знаємо, гарячка у нас чи ні.
знати більше про питоме тепло і температури.
Шляхи передачі тепла
Енергія у вигляді тепла може передаватися від одного тіла до іншого трьома шляхами: провідністю, конвекцією та випромінюванням.
Водіння
Провідність відбувається, коли енергія передається від молекули до молекули. Молекули з більшим збудженням контактують з молекулами з меншим збудженням і збільшують їх швидкість руху.
Якщо ви тримаєте на одному кінці металеву ложку, а другим торкаєтеся вогню, ви можете за кілька хвилин обпекти руку. Це пов’язано з тим, що молекули, перемішані вогнем, змушують інші молекули перемішуватися, приносячи теплову енергію до всіх столових приборів - збільшуючи її температуру.
Конвекція
Конвекція відбувається з газоподібними або рідкими речовинами, які передають тепло через струми. кругові форми, які утворюються через різницю в щільності гарячої та холодної частин речовина.
Це випадок нагрівання води в горщику. Частина води, найближча до вогню, нагріється спочатку, оскільки щільність гарячої води нижче, вона підніметься в піддоні, і найхолодніша частина води піде вниз, утворюючи, таким чином, круговий потік конвекція.
Опромінення
При опроміненні необов’язково існувати контакт між тілами для розповсюдження енергії, як це відбувається при проведенні або конвекції. У цьому випадку теплова енергія поширюється від одного тіла до іншого за допомогою електромагнітних хвиль. Тіло, яке отримує тепло, називається приймачем, а те, що випромінює, - емітером.
Отак сонце нагріває планету Земля. Як ми знаємо, сонце дуже далеко від Землі, тобто немає контакту. Тепло, яке досягає Землі і гарантує життя на планеті, передається випромінюванням, через електромагнітні хвилі.
Див. Також значення тепло і Термальна енергія.
