जब दो शरीर जो अलग-अलग तापमान पर होते हैं, उन्हें संपर्क में रखा जाता है, तो जो गर्म होता है वह अपनी ऊर्जा का एक हिस्सा कम तापमान के साथ छोड़ता है, इस बिंदु पर जहां दोनों तापमान समान होते हैं।
इस स्थिति के रूप में जाना जाता है थर्मल संतुलन, और यह ठीक वह स्थिति है जिसमें दो निकायों के तापमान जिनमें शुरू में अलग-अलग तापमान थे, बराबर हैं। ऐसा होता है कि तापमान बराबर हो जाता है, गर्मी का प्रवाह निलंबित है, और फिर संतुलन तक पहुँच जाता है।
यह सभी देखें: गर्मी और तापमान के उदाहरण
सैद्धांतिक रूप से, थर्मल संतुलन मौलिक है जिसे शून्य कानून या के रूप में जाना जाता है ऊष्मागतिकी का शून्य सिद्धांत, जो यह बताता है कि यदि दो अलग-अलग प्रणालियाँ थर्मल संतुलन में एक तीसरी प्रणाली के साथ एक ही समय में हैं, तो वे एक दूसरे के साथ थर्मल संतुलन में हैं। यह कानून थर्मोडायनामिक्स के पूरे अनुशासन के लिए मौलिक है, जो भौतिकी की एक शाखा है जो एक मैक्रोस्कोपिक स्तर पर संतुलन की स्थिति का वर्णन करने से संबंधित है।
निकायों के बीच स्थानान्तरण में बदले जाने वाले ताप की मात्रा के परिमाण को जन्म देने वाला समीकरण का रूप है:
Q = M * C * ΔT
जहां Q कैलोरी में व्यक्त गर्मी की मात्रा है, एम अध्ययन के तहत शरीर का द्रव्यमान है, सी शरीर की विशिष्ट गर्मी है, और ,T तापमान में अंतर है।
में संतुलन की स्थिति, द्रव्यमान और विशिष्ट गर्मी उनके मूल मूल्य को बनाए रखते हैं, लेकिन तापमान अंतर 0 हो जाता है क्योंकि ठीक-ठीक संतुलन की स्थिति जहाँ तापमान में कोई परिवर्तन नहीं हैं, को परिभाषित किया गया था।
थर्मल संतुलन के विचार के लिए एक और महत्वपूर्ण समीकरण वह है जो एकीकृत प्रणाली के तापमान को व्यक्त करना चाहता है। यह स्वीकार किया जाता है कि जब N1 कणों की एक प्रणाली, जो तापमान T1 पर होती है, N2 कणों की एक अन्य प्रणाली के संपर्क में आती है, जो कि T2 तापमान पर होती है, तो सूत्र द्वारा तापमान संतुलन प्राप्त किया जाता है:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
इस तरह, यह देखा जा सकता है कि जब दोनों उप-प्रणालियों में कणों की समान मात्रा होती है, तो संतुलन का तापमान औसत से कम हो जाता है दो प्रारंभिक तापमानों के बीच। यह दो से अधिक उप-प्रणालियों के बीच संबंधों के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है।
यहाँ उन परिस्थितियों के कुछ उदाहरण दिए गए हैं जहाँ थर्मल संतुलन होता है:
- थर्मामीटर का उपयोग करके शरीर के तापमान को मापना इस तरह से काम करता है। थर्मामीटर के शरीर के संपर्क में होने की लंबी अवधि वास्तव में तापमान की मात्रा को निर्धारित करने में सक्षम होने के लिए थर्मल संतुलन तक पहुंचने में लगने वाले समय के कारण ठीक है।
- जो उत्पाद ‘प्राकृतिक’ बेचे जाते हैं, वे रेफ्रिजरेटर से गुजर सकते हैं। हालांकि, रेफ्रिजरेटर के बाहर कुछ समय बाद, प्राकृतिक वातावरण के संपर्क में, वे इसके साथ थर्मल संतुलन तक पहुंच गए।
- समुद्रों और ध्रुवों में ग्लेशियरों का स्थायी होना थर्मल संतुलन का एक विशेष मामला है। संक्षेप में, ग्लोबल वार्मिंग के बारे में चेतावनियों का समुद्रों के तापमान में वृद्धि के साथ बहुत कुछ करना है, और फिर एक थर्मल संतुलन है जहां बर्फ बहुत पिघलती है।
- जब कोई व्यक्ति स्नान करने से बाहर निकलता है, तो वह अपेक्षाकृत ठंडा होता है क्योंकि शरीर गर्म पानी के साथ संतुलन में प्रवेश कर गया था, और अब इसे पर्यावरण के साथ संतुलन में प्रवेश करना होगा।
- जब एक कप कॉफी को ठंडा करने के लिए देखते हैं, तो इसमें ठंडा दूध मिलाएं।
- मक्खन जैसे पदार्थ तापमान में परिवर्तन के लिए बहुत संवेदनशील होते हैं, और प्राकृतिक तापमान पर पर्यावरण के संपर्क में बहुत कम समय के साथ, वे संतुलन में आते हैं और पिघल जाते हैं।
- ठंडी रेलिंग पर हाथ रख कर, कुछ समय के लिए, हाथ ठंडा हो जाता है।
- एक किलो आइसक्रीम के साथ एक जार उसी आइसक्रीम के एक चौथाई किलो के साथ दूसरे की तुलना में धीमा पिघल जाएगा। यह उस समीकरण द्वारा निर्मित किया जाता है जिसमें द्रव्यमान थर्मल संतुलन की विशेषताओं को निर्धारित करता है।
- जब एक बर्फ के घन को एक गिलास पानी में रखा जाता है, तो एक थर्मल संतुलन भी होता है। अंतर केवल इतना है कि संतुलन राज्य के एक परिवर्तन का अर्थ है, क्योंकि यह 100 डिग्री सेल्सियस से गुजरता है जहां पानी एक ठोस से तरल में जाता है।
- गर्म पानी की दर से ठंडा पानी जोड़ें, जहां संतुलन बहुत जल्दी मूल से अधिक तापमान पर पहुंच जाता है।
