Kun kaksi eri lämpötilassa olevaa elintä joutuu kosketukseen, kuumempi kappale luovuttaa osan energiastaan sille, jolla on vähemmän lämpötilaa, siihen pisteeseen, jossa molemmat lämpötilat ovat samat.
Tämä tilanne tunnetaan nimellä terminen tasapaino, ja juuri tila, jossa kahden ruumiin lämpötilat olivat alun perin erilaiset, ovat samat. Sattuu, kun lämpötilat tasaantuvat, lämmön virtaus keskeytyy, ja sitten saavutetaan tasapainotilanne.
Katso myös: Esimerkkejä lämmöstä ja lämpötilasta
Teoriassa terminen tasapaino on perustavanlaatuinen ns. Nollalakina tai Termodynamiikan nolla periaate, mikä selittää, että jos kaksi erillistä järjestelmää on samanaikaisesti lämpötasapainossa kolmannen järjestelmän kanssa, ne ovat termisessä tasapainossa keskenään. Tämä laki on olennainen termodynamiikan koko tieteenalalle, joka on fysiikan haara, joka käsittelee tasapainotilojen kuvaamista makroskooppisella tasolla.
Yhtälöllä, joka johtaa kvantifioimaan lämmön määrä, joka vaihdetaan kappaleiden välisissä siirroissa, on muoto:
Q = M * C * ΔT
Missä Q on kaloreina ilmaistu lämmön määrä, M on tutkittavan ruumiin massa, C on kehon ominaislämpö ja ΔT on lämpötilaero.
Jonkin sisällä tasapainotilanne, massa ja ominaislämpö säilyttävät alkuperäisen arvonsa, mutta lämpötilaerosta tulee 0 koska määritettiin tarkalleen tasapainotilanne, jossa lämpötilassa ei tapahdu muutoksia.
Toinen tärkeä yhtälö termisen tasapainon ajatukselle on se, joka pyrkii ilmaisemaan yhtenäisen järjestelmän lämpötilan. On hyväksyttävää, että kun N1-hiukkasten järjestelmä, joka on lämpötilassa T1, joutuu kosketuksiin toisen N2-hiukkasjärjestelmän kanssa, joka on lämpötilassa T2, tasapainolämpötila saadaan kaavalla:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
Tällä tavalla voidaan nähdä se kun molemmissa osajärjestelmissä on sama määrä hiukkasia, tasapainolämpötila laskee keskiarvoon kahden alkulämpötilan välillä. Tämä voidaan yleistää useamman kuin kahden osajärjestelmän välisille suhteille.
Tässä on joitain esimerkkejä tilanteista, joissa esiintyy lämpö tasapainoa:
- Kehon lämpötilan mittaaminen lämpömittarilla toimii tällä tavalla. Pitkä kesto, jonka lämpömittarilla on oltava kosketuksessa kehon kanssa, jotta pystytään kvantifioimaan lämpötilan asteet, johtuu juuri lämpö tasapainon saavuttamiseen kuluvasta ajasta.
- Luonnollisina myytävät tuotteet ovat voineet mennä jääkaapin läpi. Jonkin ajan kuluttua jääkaapin ulkopuolella, kosketuksissa luonnollisen ympäristön kanssa, he saavuttivat sen kanssa lämpötasapainon.
- Jäätiköiden pysyvyys merissä ja pylväillä on erityinen lämpötasapainotapaus. Juuri ilmaston lämpenemistä koskevilla varoituksilla on paljon tekemistä merien lämpötilan nousun ja sitten lämpö tasapainon kanssa, jossa suuri osa jäästä sulaa.
- Kun ihminen tulee ulos uimasta, hän on suhteellisen kylmä, koska ruumis oli saavuttanut tasapainon kuuman veden kanssa, ja nyt sen on oltava tasapainossa ympäristön kanssa.
- Kun haluat jäähdyttää kupin kahvia, lisää siihen kylmää maitoa.
- Voin kaltaiset aineet ovat hyvin herkkiä lämpötilan muutoksille, ja hyvin lyhyessä ajassa kosketuksissa ympäristön kanssa luonnollisessa lämpötilassa ne tulevat tasapainoon ja sulavat.
- Laittamalla käsi kylmälle kaiteelle, käsi käy hetkeksi kylmemmäksi.
- Purkki, jossa on kiloa jäätelöä, sulaa hitaammin kuin toinen, jossa on neljäsosa kiloa samaa jäätelöä. Tämä saadaan yhtälöstä, jossa massa määrittää lämpötasapainon ominaisuudet.
- Kun jääkuutio asetetaan lasilliseen vettä, syntyy myös terminen tasapaino. Ainoa ero on, että tasapaino merkitsee tilan muutosta, koska se kulkee 100 ° C: n lämpötilassa, jossa vesi siirtyy kiinteästä aineesta nesteeseen.
- Lisää kylmää vettä kuuman veden määrään, jossa tasapaino saavutetaan nopeasti alkuperäistä kylmemmässä lämpötilassa.
