Equilibrio térmico – concepto, fórmula y ejemplos

Te explicamos qué es el balance de calor, en qué consiste y cuál es su fórmula. También la ley cero de la termodinámica y ejemplos.

equilibrio termal
Después de cierto tiempo, dos objetos en contacto alcanzan la misma temperatura.

¿Qué es el equilibrio térmico?

dice en fisica equilibrio termal a la condición en la que dos cuerpos que se tocan o se separan por una superficie conductora igualan sus temperaturas inicialmente diferentes debido a la transferencia de calor de uno a otro.

si tenemos dos objetos en contacto, uno más caliente que el otro, ambos tenderán a alcanzar la misma temperatura con el tiempo y si no hay transferencia de calor a otros objetos, de ahora en adelante mantendrán el equilibrio térmico, es decir, la temperatura constante.

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¿Qué es el equilibrio térmico?

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El estado de equilibrio térmico ocurre cuando la energía cinética en ambos cuerpos es igual.

Este fenómeno puede explicarse microscópicamente entendiendo que la temperatura de los objetos está directamente relacionada con la energía cinética promedio de sus partículas, ya sean átomos, moléculas o lo que sea conveniente considerar. Este promedio es lo que comúnmente se conoce en física como “energía interna”, es decir Cuanto mayor sea la energía cinética, mayor será la energía interna y mayor será la temperatura del sistema..

Dos cuerpos en contacto intercambian energía a lo largo del tiempo.. Y así se alcanza el punto de equilibrio térmico cuando la energía cinética de ambos cuerpos es igual, por lo que ambos cuerpos pasan a funcionar como un único sistema termodinámico dotado de la misma cantidad de energía interna y por tanto con la misma temperatura.

Fórmula para el equilibrio térmico

La expresión del equilibrio térmico consiste en calcular la diferencia de temperatura entre los dos cuerpos, por lo que se debe determinar la cantidad de calor (Q) que intercambian.

esta se determina con la fórmula Q = m. ce Δtdonde m es la masa del cuerpo, Ce es su calor específico expresado en cal/gr °C y Δt es el cambio de temperatura, es decir: Δt = tf – ti, tiempo final menos tiempo inicial.

Una vez calculado el calor Q de cada cuerpo, podemos compararlos, sabiendo que el equilibrio térmico se produce cuando las temperaturas entre el cuerpo 1 y el cuerpo 2 son iguales. el calor ganado por el cuerpo más frío se pierde por el cuerpo más calienteentonces Q1 = Q2, es decir, calor ganado = calor perdido.

Teorema cero de la termodinámica

Equilibrio térmico - ley cero de la termodinámica
La ley cero de la termodinámica se puede expresar como: si A = C y B = C, entonces A = B.

Este principio se expresa en lo que se conoce como la ley cero de la termodinámica. fue expresado por RH Fowler en 1931 como sigue: «Si dos sistemas A y B están cada uno en equilibrio térmico con un tercer sistema, al que llamaremos C, entonces A y B también están en equilibrio térmico entre sí».

Es decir, si A = C y B = C, entonces A = B.

Gracias a este principio, que se centra en la formulación matemática de la termodinámica, sabemos lo que Maxwell puso en palabras: «Todo el calor es del mismo tipo».

Ejemplos de equilibrio térmico

Aquí hay algunos ejemplos simples de equilibrio térmico:

  • Cuando entramos en una habitación caliente, inmediatamente sentimos el calor del aire, pero después de un cierto período de tiempo, nuestro cuerpo intercambia calor con el aire y entra en equilibrio térmico con él, por lo que ya no notamos la diferencia de temperatura.
  • Cuando introducimos un recipiente de vidrio con agua fría en uno más grande de agua hirviendo, el flujo de calor entre ambos enfría el agua caliente y calienta la fría hasta alcanzar un equilibrio térmico intermedio.
  • Los productos que tenemos en el congelador de nuestra cocina están en equilibrio térmico con respecto al aire helado que hay entre ellos, por lo que todos están a la misma temperatura.

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