Explicamos o que é equilíbrio térmico, em que consiste e qual é sua fórmula. Além disso, a lei zero da termodinâmica e exemplos.
O que é equilíbrio térmico?
Em física , o equilíbrio térmico é denominado o estado em que dois corpos em contato, ou separados por uma superfície condutora, igualam suas temperaturas inicialmente díspares, devido à transferência de calor de um para o outro.
Se tivermos dois objetos em contato, um mais quente que o outro, com o passar do tempo ambos tenderão a atingir a mesma temperatura e, se não houver transferência de calor para os outros objetos, a partir de agora manterão um equilíbrio térmico, ou seja, uma constante de temperatura .
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O que é equilíbrio térmico?
Esse fenômeno pode ser explicado microscopicamente, entendendo-se que a temperatura dos objetos está diretamente relacionada à energia cinética média de suas partículas , sejam elas átomos , moléculas ou aquelas que devem ser consideradas. Essa média é o que comumente se chama de “energia interna” em física, portanto, quanto maior a energia cinética, maior a energia interna e maior a temperatura do sistema .
Dois corpos em contato trocam energia com o passar do tempo . E assim, o ponto de equilíbrio térmico é alcançado quando a energia cinética de ambos os corpos é igual, de forma que ambos os corpos passam a operar como um único sistema termodinâmico, dotado da mesma quantidade de energia interna e, portanto, de temperatura.
Fórmula de equilíbrio térmico
A expressão do equilíbrio térmico envolve o cálculo da diferença de temperatura entre os dois corpos, então a quantidade de calor (Q) que eles trocam deve ser determinada.
Isso é determinado usando a fórmula Q = m. Ce. Δt , onde m será a massa do corpo, Ce seu calor específico expresso em cal / gr ° C, e Δt a variação de temperatura, ou seja: Δt = tf – ti, tempo final menos o tempo inicial.
Uma vez calculado o calor Q para cada corpo, podemos compará-los sabendo que o equilíbrio térmico ocorre na igualdade das temperaturas entre o corpo 1 e o corpo 2. Para atingir o equilíbrio térmico, o calor que o corpo mais frio ganha É esse que o corpo mais quente perde , então Q1 = Q2, ou seja, calor ganho = calor perdido.
Lei zero da termodinâmica
Este princípio é expresso na chamada Lei Zero da Termodinâmica, que foi expressa em 1931 por RH Fowler da seguinte forma: “Se dois sistemas A e B forem encontrados, cada um separadamente, em equilíbrio térmico com um terceiro sistema , que iremos chame C, então A e B também estão em equilíbrio térmico entre si ”.
Ou seja: se A = C e B = C, então A = B.
Graças a esse princípio, centrado na formulação matemática da termodinâmica, sabe-se o que Maxwell expressou em palavras desta forma: “Todo calor é do mesmo tipo” .
Exemplos de equilíbrio térmico
Aqui estão alguns exemplos simples de equilíbrio térmico:
- Quando entramos em uma sala quente, percebemos o calor do ar imediatamente, mas dada uma margem de tempo , nosso corpo trocará calor com o ar e entrará em equilíbrio térmico com ele, então deixaremos de perceber a diferença de temperatura.
- Se introduzirmos um recipiente de vidro com água fria em um maior com água fervente, o fluxo de calor entre os dois resfriará a água quente e aquecerá a fria, até atingir um nível intermediário de equilíbrio térmico.
- Os produtos que temos em nosso freezer de cozinha estão em equilíbrio térmico em relação ao ar congelado entre eles, de modo que todos compartilham a mesma temperatura.
