热平衡

作者: Peter Berry
创建日期: 11 七月 2021
更新日期: 1 七月 2024
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11热平衡和温度    分子动理论     高中物理
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当两个处于不同温度的物体接触时,温度较高的物体将一部分能量释放给温度较低的物体,直到两个温度相等。

这种情况称为 热平衡,恰恰是最初具有不同温度的两个物体的温度相等的状态。碰巧随着温度均衡, 热流暂停,然后达到平衡状态。

也可以看看: 热量和温度的例子

从理论上讲,热平衡在所谓的零定律或零定律中是基本的 热力学的零原理,这说明如果两个单独的系统与第三个系统同时处于热平衡状态,则它们彼此之间处于热平衡状态。该定律是整个热力学学科的基础,热力学是物理学的一个分支,致力于从宏观层面描述平衡状态。


导致量化物体之间传递中交换的热量的方程式为:

Q = M * C * ΔT

其中Q是以卡路里表示的热量,M是被研究身体的质量,C是身体的比热,而ΔT是温度差。

在一个 在平衡状态下,质量和比热保持其原始值,但温差变为0 因为精确地定义了没有温度变化的平衡情况。

热平衡概念的另一个重要方程是寻求表达统一系统将具有的温度的方程。公认的是,当温度为T1的N1个粒子系统与温度为T2的另一个N2粒子系统接触时,可以通过以下公式获得平衡温度:

(N1 * T1 + N2 * T2)/(N1 + N2).


这样可以看出 当两个子系统具有相同数量的粒子时,平衡温度降低到平均值 在两个初始温度之间。对于两个以上子系统之间的关系,可以将其概括化。

以下是一些发生热平衡的情况的示例:

  1. 用温度计测量体温就是这样。温度计必须与人体长时间接触才能真正量化温度,这完全是由于达到热平衡所需的时间。
  2. 以“天然”方式出售的产品可能已经通过了冰箱。然而,在冰箱外面一段时间后,与自然环境接触,它们与冰箱达到了热平衡。
  3. 海洋和两极冰川的持久性是热平衡的一种特殊情况。准确地说,有关全球变暖的警告与海洋温度升高,然后是大部分冰融化的热平衡有关。
  4. 一个人洗完澡后比较冷,因为身体已经与热水达到平衡,现在必须与环境达到平衡。
  5. 当想要冷却一杯咖啡时,向其中添加冷牛奶。
  6. 诸如黄油之类的物质对温度变化非常敏感,并且在自然温度下与环境的接触时间很短,它们就会达到平衡并融化。
  7. 通过将手放在冷栏杆上,一段时间后,手会变得更冷。
  8. 一个装有一公斤冰淇淋的罐子融化的速度要比装有四分之一公斤相同冰淇淋的罐子融化的慢。这由等式产生,其中质量决定了热平衡的特性。
  9. 将冰块放在一杯水中时,也会发生热平衡。唯一的区别是,平衡意味着状态发生变化,因为它经过100°C,水从固体变成液体。
  10. 将冷水添加到一定比例的热水中,在比原始温度低的温度下可以很快达到平衡。



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