Co to jest równowaga termiczna?

Równowagę termiczną osiąga się, gdy dwa obiekty lub układy osiągną tę samą temperaturę i przestaną wymieniać energię przez ciepło. Kiedy dwa obiekty zostaną umieszczone razem, obiekt o większej energii cieplnej straci tę energię na obiekcie o mniejszej energii cieplnej. W końcu ich temperatury będą równe i przestaną wymieniać energię cieplną, ponieważ żaden obiekt nie jest cieplejszy ani chłodniejszy od drugiego. W tym momencie znajdują się w stanie równowagi termicznej.

Kontakt termiczny jest ważną koncepcją dotyczącą równowagi termicznej. Uważa się, że wiele systemów ma kontakt termiczny, jeżeli mogą wpływać na temperatury pozostałych. Jeśli butelka sody zostanie wyjęta z lodówki i umieszczona na blacie kuchennym, który ma temperaturę pokojową, blat i butelka sody są w kontakcie termicznym. Energia cieplna z licznika przepływa do zimnej butelki sody. Ostatecznie ich temperatury będą równe i będą w stanie równowagi termicznej.

W układach cieplnych obejmujących obiekty mające kontakt termiczny ciepło przepływa z obiektu cieplejszego, który zawiera więcej energii cieplnej, do obiektu chłodnego, który zawiera mniej energii cieplnej. Dlatego obiekty i systemy mogą zyskać lub stracić ciepło. Technicznie nie mogą one jednak zyskać ani stracić zimna, ponieważ nie ma oddzielnej „zimnej energii”. W systemie termicznym cieplejszy obiekt traci energię cieplną na chłodniejszy obiekt, dopóki nie zostanie osiągnięta równowaga.

Pojęcie równowagi termicznej jest najczęściej stosowane i badane w dziedzinie chemii, szczególnie w badaniach termodynamiki. Termodynamiki zwykle uczy się na poziomie wstępnym na kursach chemii w liceum, ale jest to bardzo złożony temat, który nie jest w pełni wyjaśniony uczniom, dopóki zaawansowane chemii i fizyki w college'u.

Równolegle z miejscem w laboratorium równowaga termiczna zajmuje bardzo ważne miejsce w przyrodzie. Systemy chemiczne istnieją w wielu żyjących i nieożywionych rzeczach w przyrodzie, a utrzymanie tych układów w stanie równowagi jest bardzo ważne. Na przykład w ludzkim ciele enzymy biorą udział w niezliczonych reakcjach chemicznych niezbędnych do życia. Enzymy stają się jednak bezużyteczne, gdy osiągną zbyt wysoką lub zbyt niską temperaturę. Muszą pozostawać w stałej równowadze, aby pozostać funkcjonalne i muszą funkcjonować, aby funkcjonowało samo ciało ludzkie.