열 균형 - 개념, 공식 및 예

열 균형이 무엇인지, 구성 요소는 무엇인지, 공식은 무엇인지 설명합니다. 또한 열역학 제0법칙과 그 예도 있습니다.

일정 시간이 지나면 접촉한 두 물체는 동일한 온도에 도달합니다.

열 균형이란 무엇입니까?

물리학 에서  열 평형은  두 물체가 접촉하거나 전도성 표면으로 분리되어 한 물체에서 다른 물체로 열이 전달되어 초기에 서로 다른 온도를 동일하게 만드는 상태 라고 합니다  .

두 물체가 접촉하고 있고  하나가 다른 물체보다 더 뜨거운 경우 시간이 지남에 따라 둘 다 동일한 온도에 도달하는 경향이  있으며 다른 물체로 열 전달이 없으면 그때부터 열 평형을 유지합니다. 온도 상수 .

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열 균형이란 무엇입니까?

열 평형 상태는 두 물체의 운동 에너지가 동일할 때 발생합니다.

이 현상은 물체의 온도가 입자 (  원자 ,  분자 또는 고려하기에 적합한 모든 것)  의  평균 운동 에너지 와 직접적으로 관련되어 있음을 이해하여 미시적으로 설명할 수 있습니다. 이 평균은 물리학에서 일반적으로 "내부 에너지"라고 불리는 것이므로  운동 에너지가 높을수록 내부 에너지도 높아지고 시스템의 온도도 높아집니다 .

접촉한 두 물체는 시간이 지남에 따라 에너지를 교환합니다 . 따라서 두 몸체의 운동 에너지가 같을 때 열 평형 지점에 도달하여 두 몸체가 동일한 양의 내부 에너지와 그에 따른 온도를 부여받은 단일 열역학 시스템으로 작동하기 시작합니다.

열평형 공식

열 평형의 표현에는 두 물체 사이의 온도 차이 계산이 포함되므로 두 물체가 교환하는 열량(Q)을 결정해야 합니다.

이는  공식 Q = m을 사용하여 결정됩니다. Ce. Δt , 여기서 m은  물체의  질량 이고  , Ce의 비열은 cal/gr °C로 표시되며, Δt는 온도 변화입니다. 즉, Δt = tf – ti, 최종 온도에서 초기 온도를 뺀 값입니다.

각 물체에 대해 열 Q를 계산하면 물체 1과 물체 2 사이의 온도가 동일할 때 열 평형이 발생한다는 것을 알고 이를 비교할 수 있습니다. 열 평형에 도달하기 위해 가장 차가운 물체가 얻는 열은 다음과 같습니다. 가장 뜨거운 물체는 잃습니다 . 따라서 Q1 = Q2, 즉 얻은 열 = 손실된 열입니다.

열역학 제0법칙

열역학 제0법칙은 다음과 같이 표현될 수 있습니다. A = C이고 B = C이면 A = B입니다.

이 원리는 1931 년 RH Fowler가 다음과 같이 표현한 소위 열역학 영법칙으로 표현됩니다 . C가 있으면 A와 B도 서로 열평형을 이루고 있습니다.”

즉, A = C이고 B = C이면 A = B입니다.

열역학의 수학적 공식을 중심으로 한 이 원리 덕분에 우리는 맥스웰이 다음과 같이 말로 표현한 것을 알고 있습니다. “모든 열은 같은 유형이다 . ”

열평형의 예

다음은 열 평형의 몇 가지 간단한 예입니다.

• 우리가 더운 방에 들어가면 즉시 공기 의 열을 감지  하지만 시간 이 지나면  우리 몸은 공기와 열을 교환하고 열 평형 상태에 들어가므로 온도 차이를 감지하지 않게 됩니다.

• 차가운 물이 담긴 유리 용기를 끓는 물이 담긴 더 큰 용기에 넣으면, 그 사이의 열 흐름은 중간 수준의 열 평형에 도달할 때까지 뜨거운 물을 냉각시키고 찬물을 가열합니다.

• 주방 냉동고에 있는 제품은 그 사이의 얼어붙은 공기와 열평형을 이루므로 모두 같은 온도를 공유합니다.