Equilibrio térmico

El equilibrio térmico es un estado en donde las temperaturas de dos cuerpos se igual. Explicamos qué es el equilibrio térmico, en qué consiste, su fórmula, su ley termodinámica, ejemplos y más.

¿Qué es el equilibrio térmico?

Desde la física el equilibrio térmico es un estado en el cual dos cuerpos que están en contacto o separados, pero con una superficie conductora, van a igualar su temperatura, que en principio es dispar, a causa de una transferencia que se da de calor de uno hacia el otro.

En el momento en que dos objetos están en contacto y uno está más caliente que el otro, según el tiempo transcurra, los objetos van a tender a alcanzar una misma temperatura, y en los casos en que no hay una transferencia de calor entre los objetos, de ahí en adelante se mantendrá un equilibrio térmico, por tanto, se tratará de una temperatura constante.

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Equilibrio térmico

¿En qué consiste el equilibrio térmico?

Desde una perspectiva microscópica el fenómeno se explica al entender que la temperatura de los objetos está relacionada de manera directa con la energía cinética que las partículas tienen en promedio. A partir de ese promedio se identifica la energía interna, razón por la que entre más sea la energía cinética, mayor será la energía internet y también la temperatura del sistema.

Cuando dos cuerpos están en contacto van a intercambiar la energía según el tiempo vaya transcurriendo. De este modo, el punto de un equilibrio térmico se logra si la energía cinética de los dos cuerpos se equipara, de modo tal que los dos cuerpos van a funciona con un sistema termodinámico único, el cual se ve dotado por una cantidad de energía interna igual, en otras palabras, una temperatura igual.

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Fórmula del equilibrio térmico

La diferencia de temperaturas entre los dos cuerpos se considera para la expresión del equilibrio térmico, por tanto, se necesita de la determinación del calor (Q) que se procederá a intercambiar.

La fórmula del equilibrio térmico es Q = m . Ce. Δt

  • Donde m es la masa del cuerpo.
  • Ce es el calor específico que se expresa en cal / gr °C
  • Δt es la variación en la temperatura o una comparativa entre un tiempo final y el inicial.

Ley cero de la termodinámica y equilibrio térmico

Es un principio que planteó R. H. Fowler en 1931, indicando que, si dos sistemas se encuentran, cada uno por separado además de estar en equilibrio térmico, con un tercer sistema, los dos primeros sistemas van a encontrarse a su vez en un equilibrio térmico entre sí.

En otras palabras, si A = C y B = C, eso significa que A = B.

El principio de la ley cero de la termodinámica para el equilibrio térmico es importante, porque centra la formulación desde las matemáticas para la termodinámica. Al respecto, Maxwell indicó que “Todo el calor es del mismo tipo”.

Ejemplos de equilibrio térmico

  • Si se ingresa a una habitación caliente, en poco tiempo se va a percibir el calor del aire, pero según vaya transcurriendo el tiempo, el cuerpo humano se va a ir adaptando mediante un intercambio de calor con el aire, ingresando a un estado de equilibrio térmico. En conclusión, la percepción de la diferencia con la temperatura va a decrecer.
  • Cuando se introduce un recipiente de vidrio con agua fría al interior de otro con agua hirviendo, se notará que el flujo que tiene el calor entre los dos provocará que el agua caliente se enfríe, mientras que el agua fría se caliente. Al final, se logrará un equilibrio térmico intermedio.
  • Aquellos productos que se ubican en el congelador de cualquier cocina se van a encontrar en un equilibrio térmico en comparación con el aire helado que existe entre ellos, de manera que van a compartir una temperatura semejante entre sí.

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