Ko prideta v stik dve telesi, ki sta na različnih temperaturah, bolj vroče del energije preda tistemu, ki ima manj temperature, do točke, ko sta obe temperaturi enaki.
Ta položaj je znan kot toplotno ravnovesje, in ravno v stanju, v katerem so temperature dveh teles, ki sta sprva imeli različni temperaturi, enaki. Zgodi se, da ko se temperature izenačijo, pretok toplote je prekinjen, nato pa se doseže ravnotežno stanje.
Poglej tudi: Primeri toplote in temperature
Teoretično je toplotno ravnovesje bistvenega pomena pri tako imenovanem ničelnem zakonu ali Ničelni princip termodinamike, ki pojasnjuje, da če sta dva ločena sistema hkrati v toplotnem ravnovesju s tretjim sistemom, sta v toplotnem ravnovesju med seboj. Ta zakon je temeljnega pomena za celotno disciplino termodinamike, ki je veja fizike, ki se ukvarja z opisovanjem ravnotežnih stanj na makroskopski ravni.
Enačba, ki povzroči količinsko opredelitev količine toplote, ki se izmenja pri prenosih med telesi, ima obliko:
Q = M * C * ΔT
Kjer je Q količina toplote, izražena v kalorijah, M masa preiskovanega telesa, C specifična toplota telesa in ΔT razlika v temperaturi.
V stanje ravnotežja, masa in specifična toplota ohranijo prvotno vrednost, vendar temperaturna razlika postane 0 ker je bila natančno določena ravnotežna situacija, kjer ni temperaturnih sprememb.
Druga pomembna enačba za idejo toplotnega ravnovesja je tista, ki želi izraziti temperaturo, ki jo bo imel enotni sistem. Sprejemljivo je, da ko sistem delcev N1, ki je pri temperaturi T1, pride v stik z drugim sistemom delcev N2, ki je pri temperaturi T2, dobimo ravnotežno temperaturo po formuli:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
Na ta način se to vidi kadar imata oba podsistema enako količino delcev, se ravnotežna temperatura zmanjša na povprečje med obema začetnima temperaturama. To je mogoče posplošiti za razmerja med več kot dvema podsistemoma.
Tu je nekaj primerov situacij, ko pride do toplotnega ravnovesja:
- Merjenje telesne temperature s pomočjo termometra deluje tako. Dolgo trajanje termometra v stiku s telesom, da lahko zares kvantificira stopinje temperature, je ravno posledica časa, potrebnega za doseganje toplotnega ravnovesja.
- Izdelki, ki se prodajajo "naravno", bi lahko šli skozi hladilnik. Vendar so čez nekaj časa zunaj hladilnika v stiku z naravnim okoljem z njim dosegli toplotno ravnovesje.
- Stalnost ledenikov v morjih in na polih je poseben primer toplotnega ravnovesja. Natančneje, opozorila glede globalnega segrevanja imajo veliko opraviti z zvišanjem temperature morij in nato s toplotnim ravnovesjem, kjer se večina ledu stopi.
- Ko se človek kopa, ga razmeroma zebe, ker je telo prišlo v ravnovesje z vročo vodo, zdaj pa mora priti v ravnovesje z okoljem.
- Ko želite skodelico kave ohladiti, ji dodajte hladno mleko.
- Snovi, kot je maslo, so zelo občutljive na spremembe temperature in z zelo kratkim časom v stiku z okoljem pri naravni temperaturi pridejo v ravnovesje in se stopijo.
- Če damo roko na hladno ograjo, jo nekaj časa ohladi.
- Kozarec s kilogramom sladoleda se bo stopil počasneje kot drug s četrt kilograma istega sladoleda. To dobimo z enačbo, v kateri masa določa značilnosti toplotnega ravnovesja.
- Ko ledeno kocko položimo v kozarec vode, pride tudi do toplotnega ravnovesja. Razlika je le v tem, da ravnotežje pomeni spremembo stanja, ker gre skozi 100 ° C, kjer voda prehaja iz trdne v tekočino.
- Hladni vodi dodajte hitrost vroče vode, kjer je ravnotežje zelo hitro doseženo pri temperaturi, ki je hladnejša od prvotne.
