Amikor két, különböző hőmérsékleten lévő test kerül érintkezésbe, a melegebb test az energiájának egy részét feladja a kevesebb hőmérsékletű testnek, arra a pontra, ahol mindkét hőmérséklet azonos.
Ez a helyzet néven ismert termikus egyensúly, és pontosan az az állapot, amelyben két test hőmérséklete kezdetben különböző hőmérsékletű volt. Előfordul, hogy amint a hőmérséklet kiegyenlítődik, a hőáram szünetel, majd elérjük az egyensúlyi helyzetet.
Lásd még: Példák hőre és hőmérsékletre
Elméletileg a hőegyensúly alapvető az úgynevezett nulla törvény vagy a A termodinamika nulla elve, amely megmagyarázza, hogy ha két különálló rendszer egyidejűleg termikus egyensúlyban van egy harmadik rendszerrel, akkor termikus egyensúlyban vannak egymással. Ez a törvény alapvető a termodinamika teljes tudományágában, amely a fizika azon ága, amely az egyensúlyi állapotok makroszkopikus szintű leírásával foglalkozik.
Az egyenlet, amely a testek közötti átvitel során kicserélt hőmennyiség számszerűsítését eredményezi, a következő formájú:
Q = M * C * ΔT
Ahol Q a kalóriában kifejezett hőmennyiség, M a vizsgált test tömege, C a test fajlagos hője és ΔT a hőmérséklet különbsége.
A egyensúlyi helyzet, a tömeg és a fajlagos hő megtartja eredeti értékét, de a hőmérséklet-különbség 0 lesz mert pontosan meghatározták azt az egyensúlyi helyzetet, ahol nincsenek hőmérsékletváltozások.
A termikus egyensúly gondolatának másik fontos egyenlete az, amely az egységes rendszer hőmérsékletét kívánja kifejezni. Elfogadott, hogy amikor az N1 részecskék rendszere, amely T1 hőmérsékleten van, érintkezésbe kerül egy másik N2 részecske rendszerrel, amely T2 hőmérsékleten van, az egyensúlyi hőmérsékletet a következő képlettel kapjuk meg:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
Ilyen módon ez látható ha mindkét alrendszerben azonos a részecskemennyiség, akkor az egyensúlyi hőmérséklet átlagra csökken a két kezdeti hőmérséklet között. Ezt két alrendszer közötti kapcsolatokra lehet általánosítani.
Íme néhány példa azokra a helyzetekre, amikor a hőegyensúly bekövetkezik:
- A testhőmérséklet hőmérővel történő mérése így működik. Az a hosszú időtartam, amelynek a hőmérőnek érintkeznie kell a testtel, hogy valóban képes legyen számszerűsíteni a hőmérsékleti fokokat, pontosan annak az időnek köszönhető, amelyre a hőegyensúly elérése szükséges.
- A „természetesnek” árusított termékek átmentek egy hűtőszekrényen. A hűtőszekrényen kívüli idő után, a természetes környezettel érintkezve azonban elérték a hőegyensúlyt.
- A gleccserek állandósága a tengerekben és a pólusokban a hőegyensúly sajátos esete. Pontosan a globális felmelegedéssel kapcsolatos figyelmeztetéseknek sok köze van a tengerek hőmérsékletének emelkedéséhez, majd egy olyan hőegyensúlyhoz, ahol a jég nagy része megolvad.
- Amikor az ember kijön a fürdésből, viszonylag hideg van, mert a test egyensúlyba került a forró vízzel, és most egyensúlyba kell hoznia a környezettel.
- Amikor egy csésze kávét hűlni akar, hideg tejet ad hozzá.
- Az olyan anyagok, mint a vaj, nagyon érzékenyek a hőmérséklet változásaira, és nagyon rövid ideig érintkezve a környezettel természetes hőmérsékleten egyensúlyba kerülnek és megolvadnak.
- Ha egy ideig hideg korlátra helyezi a kezét, a kéz hidegebbé válik.
- Egy üveg kiló fagylalt lassabban olvad, mint egy másik negyed kiló azonos fagylalttal. Ezt az az egyenlet eredményezi, amelyben a tömeg meghatározza a hőegyensúly jellemzőit.
- Ha egy jégkockát egy pohár vízbe teszünk, akkor termikus egyensúly is bekövetkezik. Az egyetlen különbség az, hogy az egyensúly állapotváltozást jelent, mert 100 ° C-on megy keresztül, ahol a víz szilárd anyagból folyadékká válik.
- Hideg vizet adjon olyan mennyiségű forró vízhez, ahol az egyensúly az eredeti hőmérsékletnél hidegebb hőmérsékleten nagyon gyorsan megvalósul.
