دمای تعادل

دمای تعادل: تصور کنید یک قطعه آهن با دمای 60 درجه سلسیوس و جرم 0/5 کیلوگرم داخل ظرف آبی به دمای صفر درجه سلسیوس بیاندازیم. دمای آهن و آب چه تغییر می کند؟ برای پاسخ به این پرسش از مفهوم دمای تعادل استفاده می کنیم.

? تعریف دمای تعادل: هرگاه چند جسم با دماهای مختلف را در تماس با با هم قرار دهیم پس مدتی که بین آنها گرما مبادله شود، همه‌ی آنها به یک دمای یکسان ‌می رسند، که به این دما، دمای تعادل می گویند. دمای تعادل را با (\(\theta_{e}\)) نشان می دهیم.

برای محاسبه‌ی دما تعادل از پایستگی انرژی استفاده می کنیم:\[Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} + \cdots = 0\]\[m_{1}c_{1}\left( \theta\mathbb{e} - \theta_{1} \right) + m_{2}c_{2}\left( \theta\mathbb{e} - \theta_{2} \right) + m_{3}c_{3}\left( \theta\mathbb{e} - \theta_{3} \right) + \cdots = 0\]

\(m_{1}\)، \(m_{2}\) و \(m_{3}\) جرم جسم های جسم 1، 2و 3 و ...

\(\theta_{3}،\ \theta_{2}،\ \theta_{1}\): دمای اولیه ی جسمهای 1، 2 و 3 و...

چند نکته‌ی مهم:

• -فرمول بالا بر اساس پایستگی انرژی است.
• -اگر در سؤالی ظرفیت گرمایی را بدهد، به جای Q مورد نظر از فرمول \(Q = C\left( \theta_{e} - \theta_{1} \right)\) استفاده می کنیم.
• -برای سؤالات تستی می توان از فرمول: \(\theta_{e} = \frac{m_{1}c_{1}\theta_{1} + m_{2}c_{2}\theta_{2} + \ldots}{m_{1}c_{1} + m_{2}c_{2} + \ldots}\) استفاده می کنیم.
• -در ابتدا که دو جسم با دمای مختلف در تماس با هم هستند، آهنگ انتقال گرما بسیار زیاد است، ولی با گذشت زمان این آهنگ کند‌تر می‌شود تا جایی که به دمای یکسان برسند. شکل مقابل این مورد را به خوبی نشان می‌دهد.

•