熱平衡とは何ですか？

2つの物体またはシステムが同じ温度に達し、熱を介してエネルギーの交換を停止すると、熱平衡が達成されます。 2つのオブジェクトを一緒に配置すると、熱エネルギーが大きいオブジェクトは、熱エネルギーが少ないオブジェクトにそのエネルギーを失います。 最終的に、それらの温度は等しくなり、どちらの物体も他の物体よりも温かいまたは冷たいため、熱エネルギーの交換を停止します。 この時点で、それらは熱平衡状態にあります。

熱接触は、熱平衡に関する重要な概念です。 複数のシステムが他のシステムの温度に影響を与える可能性がある場合、それらは熱的に接触していると見なされます。 ソーダのボトルを冷蔵庫から取り出して、室温のキッチンカウンターに置くと、カウンターとソーダのボトルが熱的に接触します。 カウンターからの熱エネルギーは冷たいソーダのボトルに流れます。 最終的に、それらの温度は等しくなり、熱平衡状態になります。

物体が熱接触している熱システムでは、熱は、より多くの熱エネルギーを含むより暖かい物体から、より少ない熱エネルギーを含むより冷たい物体に流れます。 したがって、オブジェクトとシステムは、熱を獲得または損失する可能性があります。 ただし、個別の「冷えたエネルギー」がないため、技術的には冷たくすることも失うこともできません。熱システムでは、平衡が達成されるまで、暖かい物体は冷たい物体に熱エネルギーを失います。

熱平衡の概念は、化学の分野、特に熱力学の研究で最もよく使用され、研究されています。 熱力学は、通常、高校の化学コースで入門レベルで教えられますが、大学の高度な化学と物理学のクラスまで学生に完全に説明されない非常に複雑なトピックです。

実験室での位置に加えて、熱平衡は自然界で非常に重要な位置を占めています。 化学システムは自然界の多くの生き物と非生き物に存在し、それらのシステムを平衡状態に保つことは非常に重要です。 たとえば、人体では、酵素は生命に不可欠な無数の化学反応に関与しています。 ただし、酵素は温度が高すぎるか低すぎると役に立たなくなります。 それらは機能を維持するために一定の平衡状態を維持し、人体自体が機能するために機能を維持する必要があります。