Калі два целы, якія знаходзяцца пры рознай тэмпературы, уступаюць у кантакт, гарачае аддае частку сваёй энергіі целу з больш нізкай тэмпературай да такой ступені, што абедзве тэмпературы роўныя.
Гэтая сітуацыя вядомая як цеплавая раўнавага, і гэта менавіта той стан, пры якім тэмпературы двух цел, якія першапачаткова мелі розныя тэмпературы, роўныя. Здараецца, калі тэмпература выраўноўваецца, паток цяпла прыпынены, і тады дасягаецца сітуацыя раўнавагі.
Глядзіце таксама: Прыклады цяпла і тэмпературы
Тэарэтычна цеплавая раўнавага мае асноватворнае значэнне ў так званым нулявым законе Нулявы прынцып тэрмадынамікі, што тлумачыць, што калі дзве асобныя сістэмы адначасова знаходзяцца ў цеплавым раўнавазе з трэцяй сістэмай, яны знаходзяцца ў цеплавой раўнавазе паміж сабой. Гэты закон мае асноватворнае значэнне для ўсёй дысцыпліны тэрмадынамікі, якая з'яўляецца галіной фізікі, якая займаецца апісаннем раўнаважных станаў на макраскапічным узроўні.
Ураўненне, якое выклікае колькасную ацэнку колькасці цяпла, якое абменьваецца пры пераносах паміж целамі, мае выгляд:
Q = M * C * ΔT
Дзе Q - колькасць цяпла, выражанае ў калорыях, M - маса цела, якое вывучаецца, C - удзельная тэмпература цела, ΔT - розніца ў тэмпературы.
У сітуацыя раўнавагі, маса і ўдзельная цеплавая тэмпература захоўваюць зыходнае значэнне, але розніца тэмператур становіцца 0 таму што менавіта была вызначана сітуацыя раўнавагі, калі тэмпературных змен няма.
Яшчэ адно важнае ўраўненне ідэі цеплавога раўнавагі - гэта тое, якое імкнецца выказаць тэмпературу, якую будзе мець адзіная сістэма. Прынята, што калі сістэма часціц N1, якая знаходзіцца пры тэмпературы Т1, уступае ў кантакт з іншай сістэмай часціц N2, якая знаходзіцца пры тэмпературы Т2, раўнаважкая тэмпература атрымліваецца па формуле:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
Такім чынам, гэта відаць калі абедзве падсістэмы маюць аднолькавую колькасць часціц, тэмпература раўнавагі зніжаецца да сярэдняй паміж дзвюма пачатковымі тэмпературамі. Гэта можна абагульніць для адносін паміж больш чым дзвюма падсістэмамі.
Вось некалькі прыкладаў сітуацый, калі надыходзіць цеплавая раўнавага:
- Вымярэнне тэмпературы цела пры дапамозе тэрмометра працуе так. Доўгая працягласць кантакту тэрмометра з целам, каб сапраўды вызначыць колькасць тэмператур, абумоўлена менавіта часам, неабходным для дасягнення цеплавога раўнавагі.
- Прадукцыя, якая прадаецца "натуральна", магла прайсці праз халадзільнік. Аднак праз нейкі час па-за халадзільнікам пры кантакце з прыродным асяроддзем яны дасягнулі з ім цеплавога раўнавагі.
- Сталасць ледавікоў у морах і на полюсах - прыватны выпадак цеплавой раўнавагі. Дакладна, папярэджанні адносна глабальнага пацяплення шмат у чым звязаны з павышэннем тэмпературы мораў, а затым і цеплавой раўнавагі, дзе большая частка гэтага лёду растае.
- Калі чалавек выходзіць з купання, яму адносна холадна, таму што цела ўвайшло ў раўнавагу з гарачай вадой, і цяпер яно павінна ўвайсці ў раўнавагу з навакольным асяроддзем.
- Калі вы хочаце астудзіць кубак кавы, дадайце ў яе халоднага малака.
- Такія рэчывы, як сметанковае масла, вельмі адчувальныя да змены тэмпературы, і пры вельмі кароткім прамежку часу пры кантакце з навакольным асяроддзем пры натуральнай тэмпературы яны прыходзяць у раўнавагу і растаюць.
- Паклаўшы руку на халодныя парэнчы, на некаторы час яна становіцца халаднейшай.
- Банка з кілаграмам марожанага будзе раставаць павольней, чым іншая, з чвэрцю кілаграма такога ж марожанага. Гэта атрымліваецца з ураўнення, у якім маса вызначае характарыстыкі цеплавой раўнавагі.
- Калі кубік лёду змяшчаюць у шклянку з вадой, таксама надыходзіць цеплавая раўнавага. Розніца толькі ў тым, што раўнавага мяркуе змену стану, таму што яна праходзіць праз 100 ° С, дзе вада пераходзіць з цвёрдага рэчыва ў вадкасць.
- Дадайце халодную ваду да хуткасці гарачай вады, дзе раўнавага вельмі хутка дасягаецца пры тэмпературы, халаднейшай за зыходную.
