เมื่อมีการสัมผัสร่างกายสองร่างที่อุณหภูมิต่างกันตัวที่ร้อนกว่าจะมอบพลังงานส่วนหนึ่งให้กับร่างที่มีอุณหภูมิน้อยกว่าจนถึงจุดที่อุณหภูมิทั้งสองเท่ากัน
สถานการณ์นี้เรียกว่า สมดุลทางความร้อนและเป็นสภาวะที่อุณหภูมิของร่างกายทั้งสองที่เริ่มแรกมีอุณหภูมิต่างกันเท่ากัน มันเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิเท่ากัน การไหลของความร้อนถูกระงับและเมื่อถึงสถานการณ์สมดุลแล้ว
ดูสิ่งนี้ด้วย: ตัวอย่างความร้อนและอุณหภูมิ
ในทางทฤษฎีสมดุลทางความร้อนเป็นพื้นฐานในสิ่งที่เรียกว่ากฎศูนย์หรือ หลักการเป็นศูนย์ของอุณหพลศาสตร์ซึ่งอธิบายว่าถ้าระบบสองระบบแยกกันอยู่ในสมดุลทางความร้อนในเวลาเดียวกันกับระบบที่สามพวกมันจะอยู่ในสมดุลทางความร้อนซึ่งกันและกัน กฎนี้เป็นพื้นฐานของระเบียบวินัยทั้งหมดของอุณหพลศาสตร์ซึ่งเป็นสาขาของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการอธิบายสภาวะสมดุลในระดับมหภาค
สมการที่ก่อให้เกิดการหาปริมาณของความร้อนที่แลกเปลี่ยนในการถ่ายโอนระหว่างร่างกายมีรูปแบบ:
ถาม = M * C * ΔT
โดยที่ Q คือปริมาณความร้อนที่แสดงเป็นแคลอรี่ M คือมวลของร่างกายที่อยู่ระหว่างการศึกษา C คือความร้อนจำเพาะของร่างกายและΔTคือความแตกต่างของอุณหภูมิ
ใน สถานการณ์สมดุลมวลและความร้อนจำเพาะยังคงรักษาค่าเดิมไว้ แต่ความแตกต่างของอุณหภูมิจะกลายเป็น 0 เนื่องจากมีการกำหนดสถานการณ์สมดุลที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
สมการที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งสำหรับแนวคิดเรื่องสมดุลทางความร้อนคือสมการที่พยายามแสดงอุณหภูมิที่ระบบรวมจะมี เป็นที่ยอมรับว่าเมื่อระบบของอนุภาค N1 ซึ่งอยู่ที่อุณหภูมิ T1 สัมผัสกับอนุภาค N2 อีกระบบหนึ่งที่อุณหภูมิ T2 อุณหภูมิสมดุลจะได้รับจากสูตร:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
ด้วยวิธีนี้จะเห็นได้ว่า เมื่อระบบย่อยทั้งสองมีจำนวนอนุภาคเท่ากันอุณหภูมิสมดุลจะลดลงเป็นค่าเฉลี่ย ระหว่างอุณหภูมิเริ่มต้นทั้งสอง สิ่งนี้สามารถเป็นข้อมูลทั่วไปสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างระบบย่อยมากกว่าสองระบบ
นี่คือตัวอย่างบางส่วนของสถานการณ์ที่สมดุลทางความร้อนเกิดขึ้น:
- การวัดอุณหภูมิร่างกายโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ได้ผล ระยะเวลาที่ยาวนานที่เทอร์โมมิเตอร์ต้องสัมผัสกับร่างกายเพื่อให้สามารถวัดระดับองศาอุณหภูมิได้อย่างแท้จริงนั้นเกิดจากเวลาที่ใช้ในการเข้าถึงสมดุลทางความร้อน
- ผลิตภัณฑ์ที่ขาย "จากธรรมชาติ" อาจต้องผ่านตู้เย็น อย่างไรก็ตามหลังจากที่อยู่นอกตู้เย็นเป็นระยะเวลาหนึ่งเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติพวกเขาก็ถึงสมดุลทางความร้อน
- ความคงทนของธารน้ำแข็งในทะเลและที่ขั้วเป็นกรณีเฉพาะของสมดุลทางความร้อน อย่างแม่นยำการแจ้งเตือนเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของทะเลและจากนั้นความสมดุลทางความร้อนที่น้ำแข็งส่วนใหญ่ละลาย
- เมื่อคนออกมาจากการอาบน้ำเขาจะค่อนข้างเย็นเพราะร่างกายเข้าสู่สภาวะสมดุลกับน้ำร้อนแล้วและตอนนี้ก็ต้องเข้าสู่สภาวะสมดุลกับสิ่งแวดล้อม
- เมื่อต้องการทำให้กาแฟเย็นลงให้เติมนมเย็นลงไป
- สารเช่นเนยมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นอย่างมากและเมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่อุณหภูมิธรรมชาติในช่วงเวลาสั้น ๆ สารเหล่านี้จะเข้าสู่สภาวะสมดุลและละลาย
- การวางมือบนราวบันไดที่เย็นสักพักมือจะเย็นลง
- โถที่มีไอศกรีมหนึ่งปอนด์จะละลายช้ากว่าอีกหนึ่งในสี่ของไอศกรีมชนิดเดียวกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยสมการที่มวลกำหนดลักษณะของสมดุลทางความร้อน
- เมื่อวางก้อนน้ำแข็งลงในแก้วน้ำก็จะเกิดภาวะสมดุลทางความร้อนเช่นกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือสมดุลหมายถึงการเปลี่ยนสถานะเนื่องจากผ่าน 100 ° C ซึ่งน้ำจะเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว
- เติมน้ำเย็นลงในอัตราของน้ำร้อนซึ่งจะถึงจุดสมดุลอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิที่เย็นกว่าเดิม
