cân bằng nhiệt

VậT Lý

2022

Chúng tôi giải thích cân bằng nhiệt là gì, nó bao gồm những gì và công thức của nó là gì. Ngoài ra, định luật 0 của nhiệt động lực học và các ví dụ.

Sau một thời gian nhất định, hai vật tiếp xúc với nhau sẽ đạt cùng nhiệt độ.

Cân bằng nhiệt là gì?

Trongthuộc vật chấtCân bằng nhiệt được gọi là trạng thái trong đó hai vật thể tiếp xúc, hoặc ngăn cách nhau bởi một bề mặt dẫn, cân bằng nhiệt độ chênh lệch ban đầu của chúng, do sự truyền nhiệt từ vật này sang vật khác.

Nếu chúng ta có hai vật thể tiếp xúc với nhau, vật này nóng hơn vật kia, khi thời gian trôi qua, cả hai sẽ có xu hướng đạt cùng nhiệt độ và nếu không có sự chuyển nhiệt đối với các vật thể khác, từ đó trở đi chúng sẽ duy trì trạng thái cân bằng nhiệt, tức là, nhiệt độ hằng số.

Cân bằng nhiệt là gì?

Trạng thái cân bằng nhiệt xảy ra khi động năng ở hai vật bằng nhau.

Hiện tượng này có thể được giải thích bằng kính hiển vi, hiểu rằng nhiệt độ của các vật thể liên quan trực tiếp đến Động năng trung bình của bạnvật rất nhỏ, thì là ởnguyên tửphân tử, hoặc những điều cần được xem xét. Trung bình này là cái thường được gọi là "nội năng" trong vật lý, vì vậy động năng càng cao thì nội năng càng cao và nhiệt độ của hệ càng cao.

Hai cơ thể tiếp xúc trao đổi năng lượng khi thời gian trôi qua. Và do đó, điểm cân bằng nhiệt đạt được khi động năng của cả hai vật bằng nhau, do đó, cả hai vật bắt đầu hoạt động như một hệ nhiệt động lực học duy nhất, được cung cấp cùng một lượng nội năng và do đó, nhiệt độ.

Công thức cân bằng nhiệt

Biểu thức của cân bằng nhiệt liên quan đến việc tính toán sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật thể, do đó, nhiệt lượng (Q) mà chúng trao đổi phải được xác định.

Điều này được xác định bằng công thức Q = m. Ce. Δt, trong đó m sẽ làkhối lượng của cơ thể, Ce sunhiệt dung riêng được biểu thị bằng cal / gr ° C, và Δt là biến thiên nhiệt độ, nghĩa là: Δt = tf - ti, thời gian cuối cùng trừ đi thời gian ban đầu.

Sau khi đã tính được nhiệt Q cho mỗi cơ thể, chúng ta có thể so sánh chúng với nhau, biết rằng cân bằng nhiệt xảy ra trong sự cân bằng nhiệt độ giữa cơ thể 1 và cơ thể 2. Để đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt, nhiệt mà cơ thể lạnh nhất thu được là mà cơ thể nóng nhất mất đi, do đó Q1 = Q2, tức là nhiệt thu được = nhiệt mất đi.

Định luật 0 của nhiệt động lực học

Định luật 0 của nhiệt động lực học có thể được biểu diễn dưới dạng: nếu A = C và B = C thì A = B.

Nguyên lý này được thể hiện trong cái gọi là Định luật 0 của Nhiệt động lực học, được R. H. Fowler phát biểu vào năm 1931 như sau: “Nếu tìm thấy hai hệ A và B, mỗi hệ riêng biệt, cân bằng nhiệt với một hệ ba. hệ thống, mà chúng ta sẽ gọi là C, thì A và B cũng ở trạng thái cân bằng nhiệt với nhau ”.

Tức là: nếu A = C và B = C thì A = B.

Nhờ nguyên lý này, tập trung vào công thức toán học của nhiệt động lực học, người ta biết được điều mà Maxwell đã diễn đạt bằng lời theo cách này: "Tất cả nhiệt là cùng một loại."

Ví dụ về cân bằng nhiệt

Dưới đây là một số ví dụ đơn giản về cân bằng nhiệt:

  • Khi chúng ta bước vào một căn phòng ấm áp, chúng ta cảm nhận được sự ấm áp củakhông khí ngay lập tức nhưng có biên độthời tiết, cơ thể chúng ta sẽ trao đổi nhiệt với không khí và sẽ đi vào trạng thái cân bằng nhiệt với nó, vì vậy chúng ta sẽ ngừng nhận thức sự khác biệt về nhiệt độ.
  • Nếu ta đưa một bình thủy tinh chứa nước lạnh vào một bình lớn hơn có nước sôi, thì dòng nhiệt giữa hai bình sẽ làm lạnh nước nóng và làm nóng bình lạnh, cho đến khi đạt đến mức cân bằng nhiệt trung gian.
  • Các sản phẩm mà chúng tôi có trong tủ đông nhà bếp của chúng tôi ở trạng thái cân bằng nhiệt đối với không khí đông lạnh giữa chúng, do đó tất cả chúng đều có cùng nhiệt độ.
!-- GDPR -->