Qu'est-ce que l'équilibre thermique?
L'équilibre thermique est atteint lorsque deux objets ou systèmes atteignent la même température et cessent d'échanger de l'énergie par la chaleur. Lorsque deux objets sont placés ensemble, l'objet avec plus d'énergie thermique perdra cette énergie au profit de l'objet avec moins d'énergie thermique. Finalement, leurs températures seront égales et ils cesseront d’échanger de l’énergie thermique car aucun des objets n’est plus chaud ou plus froid que l’autre. À ce stade, ils sont dans un état d'équilibre thermique.
Le contact thermique est un concept important relatif à l'équilibre thermique. Plusieurs systèmes sont considérés comme étant en contact thermique s'ils sont capables d'affecter les températures des autres. Si une bouteille de soda est sortie du réfrigérateur et placée sur le comptoir de la cuisine, qui est à la température ambiante, le comptoir et la bouteille de soda sont en contact thermique. L'énergie thermique du compteur circule dans la bouteille de soda froide. Finalement, leurs températures seront égales et ils seront dans un état d'équilibre thermique.
Dans les systèmes thermiques impliquant des objets en contact thermique, la chaleur s'écoule de l'objet plus chaud, qui contient plus d'énergie thermique, vers l'objet plus froid, qui contient moins d'énergie thermique. Par conséquent, les objets et les systèmes peuvent gagner ou perdre de la chaleur. Techniquement, ils ne peuvent ni gagner ni perdre de froid, cependant, car il n'y a pas d '«énergie froide» séparée. Dans un système thermique, l'objet plus chaud perd de l'énergie thermique vers l'objet plus froid jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint.
Le concept d'équilibre thermique est le plus souvent utilisé et étudié dans le domaine de la chimie, en particulier dans l'étude de la thermodynamique. La thermodynamique est généralement enseignée au niveau débutant dans les cours de chimie du lycée, mais il s’agit d’un sujet très complexe qui n’est pas expliqué en détail aux étudiants avant les cours avancés de chimie et de physique au collège.
Outre sa place dans le laboratoire, l’équilibre thermique occupe une place très importante dans la nature. Les systèmes chimiques existent dans de nombreux objets vivants et non vivants, et le maintien de ces systèmes dans un état d'équilibre est très important. Dans le corps humain, par exemple, les enzymes sont impliquées dans d'innombrables réactions chimiques vitales. Les enzymes, cependant, deviennent inutiles lorsqu'elles atteignent une température trop élevée ou trop basse. Ils doivent rester à un équilibre constant pour rester fonctionnels, et ils doivent rester fonctionnels pour que le corps humain puisse fonctionner.