När två kroppar som har olika temperaturer sätts i kontakt, avger den som är varmare en del av sin energi till den med lägre temperatur, till den punkt där båda temperaturerna är lika.
Denna situation är känd som termisk jämvikt, och det är just det tillstånd där temperaturerna i två kroppar som ursprungligen hade olika temperaturer är lika. Det händer att när temperaturen utjämnas, värmeflödet är avstängt, och sedan uppnås jämviktssituationen.
Se även: Exempel på värme och temperatur
Teoretiskt sett är termisk jämvikt grundläggande i det som kallas nollagen eller Noll princip för termodynamik, vilket förklarar att om två separata system är samtidigt i termisk jämvikt med ett tredje system, är de i termisk jämvikt med varandra. Denna lag är grundläggande för hela termodynamikens disciplin, som är den gren av fysiken som handlar om att beskriva jämviktstillstånd på makroskopisk nivå.
Ekvationen som ger upphov till kvantifiering av mängden värme som utbyts i överföringarna mellan kropparna har formen:
Q = M * C * AT
Där Q är mängden värme uttryckt i kalorier, M är kroppens massa som studeras, C är kroppens specifika värme och AT är temperaturskillnaden.
I en jämviktssituationen behåller massan och den specifika värmen sitt ursprungliga värde, men temperaturskillnaden blir 0 eftersom just jämviktssituationen där det inte finns några temperaturförändringar definierades.
En annan viktig ekvation för idén om termisk jämvikt är den som försöker uttrycka temperaturen som det enhetliga systemet kommer att ha. Det accepteras att när ett system av N1-partiklar, som är vid temperaturen T1, sätts i kontakt med ett annat system av N2-partiklar som är vid temperaturen T2, erhålls jämviktstemperaturen med formeln:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
På detta sätt kan man se det när båda delsystemen har samma mängd partiklar, reduceras jämviktstemperaturen till ett genomsnitt mellan de två initiala temperaturerna. Detta kan generaliseras för relationer mellan mer än två delsystem.
Här är några exempel på situationer där termisk jämvikt uppstår:
- Att mäta kroppstemperatur med en termometer fungerar på det sättet. Den långa varaktighet som termometern måste ha i kontakt med kroppen för att verkligen kunna kvantifiera temperaturgraderna beror exakt på den tid det tar att uppnå termisk jämvikt.
- Produkter som säljs ”naturliga” kunde ha passerat genom ett kylskåp. Men efter en tid utanför kylskåpet, i kontakt med den naturliga miljön, nådde de termisk jämvikt med det.
- Glaciärernas varaktighet i haven och vid polerna är ett särskilt fall av termisk jämvikt. Just varningarna om global uppvärmning har mycket att göra med en ökning av havstemperaturen och sedan en termisk jämvikt där mycket av den isen smälter.
- När en person kommer ut ur badet är de relativt kalla eftersom kroppen hade kommit i jämvikt med det varma vattnet, och nu måste den komma i jämvikt med miljön.
- När du vill kyla en kopp kaffe, tillsätt kall mjölk till den.
- Ämnen som smör är mycket känsliga för temperaturförändringar och med mycket kort tid i kontakt med miljön vid naturlig temperatur kommer de i jämvikt och smälter.
- Genom att lägga handen på ett kallt räcke under en tid blir handen kallare.
- En burk med ett kilo glass smälter långsammare än en annan med en fjärdedel kilo av samma glass. Detta produceras av ekvationen där massan bestämmer egenskaperna för den termiska jämvikten.
- När en isbit placeras i ett glas vatten uppstår också en termisk jämvikt. Den enda skillnaden är att jämvikt innebär en förändring av tillståndet, eftersom det går igenom 100 ° C där vattnet går från ett fast ämne till en vätska.
- Tillsätt kallt vatten till en hastighet med varmt vatten, där jämvikt uppnås mycket snabbt vid en temperatur kallare än originalet.
