Cos'è l'equilibrio del calore?
Il bilanciamento del calore si ottiene quando la quantità di calore che entra in un sistema è uguale alla quantità di calore che lo lascia. La temperatura complessiva di un sistema in bilanciamento del calore rimane stabile nel tempo. In alcuni casi, è possibile utilizzare il termine bilancio energetico. I sistemi nei campi di biologia, geologia, produzione e progettazione spaziale spesso devono essere mantenuti a temperature stabili per funzionare correttamente.
L'omeostasi negli animali include il concetto di mantenere relativamente stabile la temperatura interna dell'animale. In molti organismi, tra cui mammiferi e uccelli, la quantità di calore che esiste all'interno dell'organismo deve rimanere costante perché anche lievi fluttuazioni nel calore possono causare morire l'organismo. Gli animali perdono calore attraverso la pelle e generano calore attraverso il loro metabolismo per compensare l'aumento e il calo delle temperature esterne. Quando la quantità di calore che si irradia fuori dall'animale e la quantità di calore generata o assorbita dall'animale sono relativamente uguali, quell'animale è inuno stato di bilanciamento del calore.
In geologia, il termine bilanciamento del calore si riferisce alla quantità di calore assorbita e rilasciata da un intero pianeta. Un pianeta è riscaldato dal sole e, in una piccola parte, dal rilascio di magma dal nucleo del pianeta. Il pianeta irradia un po 'di quel riscaldamento nello spazio. Il bilancio termico è un concetto importante geologicamente perché se il pianeta non si trova in uno stato di equilibrio relativo per quanto riguarda il calore, le temperature medie possono aumentare o diminuire, creando riscaldamento globale o raffreddamento globale. Anche un leggero cambiamento nell'equilibrio termico di un pianeta può effettuare gli organismi che abitano il pianeta.
L'equilibrio termico è un concetto importante nell'ingegneria perché molte macchine funzionano solo entro una certa gamma di temperature. I dispositivi chiamati dissipatori di calore vengono utilizzati per aiutare a irradiare il calore in eccesso dai componenti elettrici in modo che le macchine possano mantenere una temperatura stabile.Allo stesso modo, i veicoli spaziali devono mantenere temperature relativamente stabili ma sono esposte a più calore mentre si spostano verso una fonte di calore, come il sole o un pianeta. La progettazione di questi mestieri con sistemi di bilanciamento del calore adattabile consente loro di continuare a funzionare mentre viaggiano attraverso lo spazio.
Quando gli ingegneri progettano fabbriche, è necessario prendere in considerazione l'equilibrio termico delle operazioni della fabbrica. In molti casi, il calore viene emesso da una fabbrica sotto forma di fumo o vapore. Questo può sprecare energia che la fabbrica potrebbe riciclare, aiutando a ridurre il costo del funzionamento. Una fabbrica con un buon bilanciamento del calore trova un uso per la maggior parte del calore aggiuntivo che crea.