Susilietus dviem kūnams, esantiems skirtingose temperatūrose, tas, kuris yra karštesnis, dalį energijos atiduoda tam, kurio temperatūra yra žemesnė, iki taško, kuriame abi temperatūros yra vienodos.
Ši situacija yra žinoma kaip šiluminė pusiausvyra, ir būtent būsena, kurioje dviejų kūnų, kurių temperatūra pradžioje buvo skirtinga, temperatūra yra vienoda. Būna, kad temperatūrai išlyginus, šilumos srautas yra sustabdytas, tada pasiekiama pusiausvyros padėtis.
Taip pat žiūrėkite: Šilumos ir temperatūros pavyzdžiai
Teoriškai šiluminė pusiausvyra yra pagrindinė, vadinama nuliniu dėsniu arba Nulinis termodinamikos principas, kuris paaiškina, kad jei dvi atskiros sistemos yra tuo pačiu metu šilumos pusiausvyroje su trečiąja sistema, jos yra šilumos pusiausvyroje viena su kita. Šis dėsnis yra esminis visai termodinamikos disciplinai, kuri yra fizikos šaka, nagrinėjanti pusiausvyros būsenas makroskopiniame lygmenyje.
Lygtis, dėl kurios apskaičiuojamas šilumos kiekis, kuriuo keičiamasi perduodant kūnus, yra tokia:
Q = M * C * ΔT
Kur Q yra šilumos kiekis, išreikštas kalorijomis, M yra tiriamo kūno masė, C yra savitoji kūno šiluma ir ΔT yra temperatūros skirtumas.
A pusiausvyros situacija, masė ir savitoji šiluma išlaiko pradinę vertę, tačiau temperatūrų skirtumas tampa 0 nes buvo tiksliai apibrėžta pusiausvyros situacija, kai nėra temperatūros pokyčių.
Kita svarbi šiluminės pusiausvyros idėjos lygtis yra ta, kuri siekia išreikšti temperatūrą, kurią turės vieninga sistema. Priimta, kad kai N1 dalelių sistema, esanti T1 temperatūroje, liečiasi su kita N2 dalelių sistema, esančia T2 temperatūroje, pusiausvyros temperatūra gaunama pagal formulę:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
Tokiu būdu tai matyti kai abiejuose posistemiuose yra vienodas dalelių kiekis, pusiausvyros temperatūra sumažinama iki vidutinės tarp dviejų pradinių temperatūrų. Tai galima apibendrinti santykiams tarp daugiau nei dviejų posistemių.
Štai keletas situacijų, kai įvyksta šiluminė pusiausvyra, pavyzdžių:
- Kūno temperatūros matavimas termometru veikia taip. Ilgą laiką, kurį termometras turi turėti sąlytyje su kūnu, kad būtų galima tiksliai įvertinti temperatūros laipsnius, lemia būtent laikas, kurio reikia šilumos pusiausvyrai pasiekti.
- Produktai, kurie parduodami „natūraliais“, galėjo būti per šaldytuvus. Tačiau po kurio laiko ne šaldytuve, susilietę su natūralia aplinka, jie pasiekė su juo šilumos pusiausvyrą.
- Ledynų pastovumas jūrose ir ašigaliuose yra ypatingas šiluminės pusiausvyros atvejis. Tiksliai, perspėjimai dėl visuotinio atšilimo turi daug bendro su jūrų temperatūros padidėjimu, o vėliau ir šilumine pusiausvyra, kurioje ištirpsta didžioji ledo dalis.
- Kai žmogus išeina iš maudynių, jam yra gana šalta, nes kūnas buvo subalansuotas su karštu vandeniu, o dabar jis turi būti pusiausvyroje su aplinka.
- Kai norite atvėsinti puodelį kavos, į ją įpilkite šalto pieno.
- Medžiagos, tokios kaip sviestas, yra labai jautrios temperatūros pokyčiams, o esant labai trumpam kontaktui su aplinka natūralioje temperatūroje, jos tampa pusiausvyros ir tirpsta.
- Tam tikrą laiką uždėjus ranką ant šalto turėklo, ranka tampa šaltesnė.
- Indelis su kilogramu ledų ištirps lėčiau nei kitas su ketvirtadaliu kilogramo tų pačių ledų. Tai gaunama iš lygties, kurioje masė lemia šiluminės pusiausvyros charakteristikas.
- Įdėjus ledo kubelį į stiklinę vandens, atsiranda ir šiluminė pusiausvyra. Vienintelis skirtumas yra tas, kad pusiausvyra reiškia būsenos pasikeitimą, nes jis eina per 100 ° C, kur vanduo eina iš kietos į skystį.
- Į karšto vandens normą įpilkite šalto vandens, kur pusiausvyra labai greitai pasiekiama esant šaltesnei nei originali temperatūrai.
