Wärmehaushalt

Wir erklären, was das thermische Gleichgewicht ist, was es ist und welche Formel es verwendet. Darüber hinaus das Nullgesetz der Thermodynamik und Beispiele.

1. Was ist das thermische Gleichgewicht?

In der Physik wird der Zustand, in dem zwei Körper in mechanischem Kontakt oder durch eine leitende Oberfläche getrennt, aufgrund der Wärmebestrahlung von einem ihren anfänglich unterschiedlichen Temperaturen entsprechen, als thermisches Gleichgewicht bezeichnet. zum anderen, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.

Wenn wir zwei Objekte in Kontakt haben, eines heißer als das andere, erreichen beide mit der Zeit tendenziell die gleiche Temperatur, und wenn es keinen Wärmeverlust gegenüber anderen Objekten gibt, halten sie von nun an ein thermisches Gleichgewicht aufrecht, dh eine Temperatur konstant.

Es kann Ihnen dienen: Wärmeleitfähigkeit.

1. Was ist thermisches Gleichgewicht?

Dieses Phänomen kann mikroskopisch erklärt werden, indem zunächst verstanden wird, dass der Wärmegrad (Temperatur) der Objekte mit der durchschnittlichen kinetischen Energie ihrer Partikel zu tun hat, seien es Atome, Moleküle oder solche, die berücksichtigt werden sollten. Dieser Durchschnitt wird in der Physik üblicherweise als "innere Energie" bezeichnet. Je größer die kinetische Energie, desto größer die innere Energie und desto höher die Temperatur des Systems .

Dass die kinetische Energie nicht stationär ist (was nicht notwendigerweise im Objekt verbleibt), ist verständlich, dass zwei Körper, die sich in Kontakt befinden, im Laufe der Zeit weiterhin Energie austauschen . Und so ist der Punkt des thermischen Gleichgewichts erreicht, wenn die zwischen beiden Körpern geteilte kinetische Energie im gesamten System verteilt ist, dh von beiden Körpern, die als ein einziges thermodynamisches System zu arbeiten beginnen und mit der gleichen Menge an Energie ausgestattet sind innere Energie und damit Temperatur.

1. Formel für das thermische Gleichgewicht

Der Ausdruck des thermischen Gleichgewichts wird wie jede Temperatur in Grad Celsius angegeben und ist das Ergebnis der Berechnung der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Körpern. Daher muss zunächst die Wärmemenge (Q) bestimmt werden, die jeder einzelne Körper verliert.

Dies wird mit der Formel Q = m bestimmt. Ce. Δt, wobei m die Masse des Körpers ist, Ce seine spezifische Wärme, ausgedrückt in Kalk / gr ° C, und Δt die Temperaturänderung, das heißt: Δt = tf - ti, Endzeit minus Anfangszeit.

Sobald Q für jeden Körper berechnet ist, können wir sie vergleichen, wobei wir wissen, dass das thermische Gleichgewicht bei der Temperaturgleichheit zwischen Körper 1 und Körper 2 auftritt, so dass Q1 = Q2, dh gewonnene Wärme = verlorene Wärme . Die Wärme, die der kälteste Körper gewinnt, ist die Wärme, die der heißeste Körper verliert .

1. Nullgesetz der Thermodynamik

Dieses Prinzip drückt sich im sogenannten Nullgesetz der Thermodynamik aus, das RH Fowler 1931 wie folgt ausdrückt: Wenn sich zwei Systeme A und B unabhängig voneinander im Gleichgewicht befinden thermisch mit einem dritten System, das wir C nennen, dann sind auch A und B im thermischen Gleichgewicht untereinander.

Das heißt: wenn A = C und B = C, dann ist A = B.

Dank dieses Prinzips, das sich auf die mathematische Formulierung der Thermodynamik konzentriert, ist bekannt, was Maxwell in Worten wie diesen ausgedrückt hat: „ Alle Wärme ist vom gleichen Typ“ .

1. Beispiele für thermisches Gleichgewicht

Hier einige einfache Beispiele für ein thermisches Gleichgewicht:

• Wenn wir einen sehr heißen Raum betreten, nehmen wir die Wärme der unmittelbaren Luft wahr, aber mit einer gewissen Zeitspanne gewöhnt sich unser Körper an das thermische Gleichgewicht mit dem Raum und stoppt damit den Temperaturunterschied wahrnehmen.
• Wenn wir einen Glasbehälter mit kaltem Wasser in einen größeren mit kochendem Wasser einführen, kühlt der Temperaturfluss zwischen den beiden das heiße Wasser und erwärmt die Kälte, bis ein Gleichgewichtsniveau t erreicht ist Zwischenkeramik.
• Die Produkte, die wir in der Gefriertruhe unserer Küche haben, sind in Bezug auf die gefrorene Luft zwischen ihnen im thermischen Gleichgewicht, so dass sie alle die gleiche Temperatur haben.