„Nu știu cu ce arme se va lupta al treilea război mondial, dar cel de-al 4-lea război mondial se va lupta cu bețe și pietre”.

echilibru

Albert Einstein

  • Așa cum am văzut în legea zero a termodinamicii, când două obiecte sunt plasate în contact, căldura (energia) este transferată de la unul la altul până când ating aceeași temperatură (sunt în echilibru termic). Când obiectele sunt la aceeași temperatură nu există transfer de căldură.

  • Deoarece căldura este o formă de energie, aceasta poate fi măsurată în Jouli. Din punct de vedere istoric, deoarece se credea că căldura este o formă separată de energie, termodinamica a fost dezvoltată folosind o unitate de energie unică pentru căldură - caloria. Relația dintre juli și calorii este cunoscută sub numele de echivalența mecanică a căldurii,

1 kcal = Căldură necesară pentru a crește 1 kg de apă la 1 0 C

Unitatea termică britanică (Btu), încă în uz în SUA, este definită în mod similar cu caloriile, dar folosind unități britanice,

1 Btu = Căldură necesară pentru a ridica 1 lb de apă prin 1 0 F

  • Având în vedere aceste definiții, cantitatea de căldură necesară pentru a modifica temperatura unei mase, m de este dată de,

  • Capacitatea de căldură a unui obiect, C, este definită de,
  • Cunoașterea căldurilor specifice și/sau a capacităților de căldură și faptul că energia trebuie conservată ne permite să determinăm temperatura de echilibru a două obiecte inițial la temperaturi diferite cerând că,


  • Pentru majoritatea substanțelor există trei „faze” - solid, lichid și gazos. În timpul unei faze, se schimbă structura (nu compoziția) substanței.
    • De obicei, într-un solid, atomii sau moleculele compozite sunt aranjate într-o structură rigidă de rețea - fiecare atom sau moleculă este fixată în mare parte în spațiu.
    • Când substanța se topește transformându-se într-un lichid, structura rețelei se descompune și fiecare atom/moleculă este liber să se deplaseze prin spațiul ocupat de lichid, dar substanța menține încă o suprafață definită.
    • La vaporizarea substanței nu mai are o suprafață definită, atomii/moleculele se comportă ca un gaz, având foarte puține interacțiuni între ele.

  • Pentru a suferi o schimbare de fază, căldura trebuie adăugată sau extrasă din substanță. În timp ce căldura este adăugată sau scăzută, nu există nicio modificare a temperaturii, de aceea căldura necesară pentru a finaliza schimbarea de fază este numită căldură latentă (sau ascunsă).
    • Căldura necesară pentru topirea (sau înghețarea) unei substanțe este căldura latentă de fuziune, LF
    • Căldura necesară pentru vaporizarea (condensarea) unei substanțe este căldura latentă de vaporizare, VS.

Căldura latentă de vaporizare a apei/vaporilor de apă = 540 kcal/kg = 2256 kJ/kg


  • Când se ia în considerare procesul de atingere a echilibrului termic folosind căldura pierdută de obiectul fierbinte = Căldura obținută de obiectul rece dacă este posibil ca oricare obiect să sufere o schimbare de fază, trebuie să includem cantitatea de căldură câștigată sau pierdută în schimbarea fazei.,
  • Rețineți că pentru un sistem în echilibru termic dacă sunt prezente gheață și apă, temperatura trebuie să fie 0 0 C. Dacă se adaugă căldură, TOATE gheața trebuie să se topească înainte ca temperatura să crească peste 0 0 C.


Există acest fermier care are probleme cu găinile sale. Dintr-o dată, toți se îmbolnăvesc foarte mult și el nu știe ce este în neregulă cu ei. După ce a încercat toate mijloacele convenționale, el cheamă un biolog, un chimist și un fizician pentru a vedea dacă pot afla ce este greșit. Așadar, biologul se uită la găini, le examinează puțin și spune că nu are nicio idee despre ce ar putea fi în neregulă cu ele. Apoi, chimistul face niște teste și face câteva măsurători, dar nici nu poate ajunge la nicio concluzie. Așa că fizicianul încearcă. Stă acolo și se uită la pui mult timp fără să-i atingă sau nimic. Apoi, dintr-o dată, începe să mâzgălească într-un caiet. În cele din urmă, după mai multe calcule cumplite, el exclamă: „Am luat-o! Dar funcționează numai pentru puii sferici în vid.