هنگامی که دو جسم در دمای مختلف با هم تماس می گیرند ، جسمی که گرمتر است بخشی از انرژی خود را به جسم با دمای کمتر می دهد ، تا جایی که هر دو دما برابر هستند.
این وضعیت معروف است تعادل گرمایی، و دقیقاً حالتی است که در آن دمای دو بدن که در ابتدا دمای مختلف داشتند برابر است. این اتفاق می افتد که با برابر شدن دما جریان گرما به حالت تعلیق درآمده است، و سپس وضعیت تعادل حاصل می شود.
همچنین مشاهده کنید: نمونه هایی از گرما و دما
از نظر تئوری ، تعادل گرمایی اساسی است که به عنوان قانون صفر یا قانون شناخته می شود اصل ترمودینامیک صفر، که توضیح می دهد اگر دو سیستم جداگانه در یک زمان در تعادل گرمایی با یک سیستم سوم باشند ، با یکدیگر در تعادل گرمایی هستند. این قانون برای کل رشته ترمودینامیک ، شاخه ای از فیزیک که با توصیف حالت های تعادل در سطح کلان ، سر و کار دارد ، اساسی است.
معادله ای که موجب کمیت مقدار گرمای مبادله شده در انتقال بین اجسام می شود ، شکل زیر را دارد:
Q = M * C * ΔT
در جاهایی که Q مقدار گرمایی است که در کالری بیان می شود ، M توده بدن مورد مطالعه است ، C گرمای ویژه بدن است و ΔT اختلاف دما است.
در یک وضعیت تعادل ، جرم و گرمای ویژه مقدار اصلی خود را حفظ می کنند ، اما اختلاف دما 0 می شود زیرا دقیقاً وضعیت تعادلی که در آن هیچ تغییری در دما وجود ندارد تعریف شد.
یکی دیگر از معادلات مهم ایده تعادل گرمایی ، معادله ای است که به دنبال بیان دمایی است که سیستم یکپارچه خواهد داشت. پذیرفته شده است که هنگامی که یک سیستم از ذرات N1 ، که در دمای T1 است ، با سیستم دیگری از ذرات N2 که در دمای T2 است تماس پیدا می کند ، دمای تعادل با فرمول بدست می آید:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
از این طریق می توان مشاهده کرد که وقتی ذرات هر دو زیر سیستم به یک اندازه باشد ، دمای تعادل به طور متوسط کاهش می یابد بین دو درجه حرارت اولیه. این را می توان برای روابط بین بیش از دو زیر سیستم تعمیم داد.
در اینجا چند نمونه از شرایطی که تعادل گرمایی رخ می دهد آورده شده است:
- اندازه گیری دمای بدن با استفاده از دماسنج به این ترتیب کار می کند. مدت زمان طولانی که دماسنج برای کمی سازی واقعی درجه حرارت باید با بدن تماس داشته باشد ، دقیقاً به دلیل زمان لازم برای رسیدن به تعادل گرمایی است.
- محصولاتی که "طبیعی" فروخته می شوند می توانند از طریق یخچال عبور کنند. اما بعد از مدتی بیرون از یخچال ، در تماس با محیط طبیعی ، با آن به تعادل گرمایی رسیدند.
- ماندگاری یخچال های طبیعی در دریاها و قطب ها مورد خاصی از تعادل گرمایی است. دقیقاً ، هشدارهای مربوط به گرم شدن کره زمین با افزایش دمای دریاها و سپس تعادل گرمایی که در آن قسمت زیادی از یخ ذوب می شود ، ارتباط زیادی دارد.
- وقتی شخصی از غسل خارج می شود ، نسبتاً سرد است زیرا بدن با آب گرم به تعادل رسیده بود و اکنون باید با محیط به تعادل برسد.
- وقتی می خواهید یک فنجان قهوه را خنک کنید ، شیر سرد را به آن اضافه کنید.
- موادی مانند کره به تغییرات دما بسیار حساس هستند و در مدت زمان بسیار کوتاهی در تماس با محیط در دمای طبیعی ، به تعادل رسیده و ذوب می شوند.
- با قرار دادن دست روی نرده سرد ، برای مدتی دست سردتر می شود.
- یک شیشه با یک کیلو بستنی با یک چهارم کیلو از همان بستنی کندتر از دیگری ذوب می شود. این با معادله ای تولید می شود که در آن جرم ویژگی های تعادل گرمایی را تعیین می کند.
- هنگامی که یک مکعب یخ در یک لیوان آب قرار می گیرد ، تعادل گرمایی نیز رخ می دهد. تنها تفاوت این است که تعادل به معنای تغییر حالت است ، زیرا از آنجا که آب از یک جامد به مایع می رسد از 100 درجه سانتیگراد عبور می کند.
- آب سرد را به میزان آب گرم اضافه کنید ، جایی که تعادل در دمای سردتر از حد اولیه خیلی سریع حاصل می شود.
