EQUILIBRIO TÉRMICO


El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio término.

El de equilibrio térmico es un concepto que forma parte de la termodinámica, la rama de la física que se ocupa de describir los estados de equilibrio a un nivel macroscópico.



Cuando dos sistemas se encuentran en contacto mecánico directo, o en su defecto, separados mediante una superficie que facilita la transferencia de calor, superficie diatérmica, se dirá que ambos están en contacto térmico. Mientras tanto, al cabo de un tiempo, aunque los dos sistemas que se hallan en contacto térmico se encuentren dispuestos de tal manera que no puedan mezclarse o aunque estén colocados en el interior de un espacio en el cual es imposible que intercambien calor con el exterior, indefectiblemente, alcanzarán el estado de equilibrio térmico.

A un nivel macroscópico, la situación de dos sistemas en contacto térmico podrá interpretarse porque las partículas de la superficie de interface de los dos sistemas son capaces de interactuar entre sí; lo que se verá es que las partículas del sistema que ostenta una mayor temperatura le transferirán parte de su energía a las partículas del otro sistema que observa una menor temperatura. La mencionada interacción hará que las partículas de ambos sistemas logren la misma energía y por tanto la misma temperatura.

Para poder conocer la temperatura que presenta un cuerpo o sustancia se emplea el dispositivo del termómetro. Cuando el termómetro entra en contacto térmico con el cuerpo en cuestión ambos alcanzarán el equilibrio térmico y entonces al encontrase en la misma temperatura, sabremos que la temperatura que nos indicará el termómetro en su índice será la temperatura del cuerpo que nos ocupa.

EJEMPLOS DE EQUILIBRIO TÉRMICO

La medición de la temperatura corporal a través de un termómetro funciona de esa manera. La duración prolongada que debe tener el termómetro en contacto con el cuerpo para poder cuantificar de verdad los grados de temperatura se debe justamente al tiempo que tarda en alcanzarse el equilibrio térmico.

Los productos que se venden ‘al natural’ pudieron haber pasado por una heladera. Sin embargo, pasado cierto tiempo fuera de la heladera, en contacto con el medio natural, alcanzaron el equilibrio térmico con este.

La permanencia de los glaciares en los mares y en los polos es un caso particular de equilibrio térmico. Precisamente, las alertas respecto al calentamiento global tienen mucho que ver con un aumento de la temperatura de los mares, y entonces un equilibrio térmico donde gran parte de ese hielo se derrita.

Cuando una persona sale de bañarse, tiene un relativo frío porque el cuerpo había entrado en equilibrio con el agua caliente, y ahora deberá entrar en equilibrio con el ambiente.

Cuando se busca enfriar una taza de café, agregándole leche fría.

Sustancias como la manteca tienen mucha sensibilidad a los cambios de temperatura, y con muy poco tiempo en contacto con el ambiente a temperatura natural entran en equilibrio y se derriten.

Al poner la mano en una baranda fría, durante un tiempo, la mano pasa a tener una temperatura más fría.

Un frasco con un kilo de helado se derretirá más lento que otro con un cuarto de kilo del mismo helado. Esto se produce por la ecuación en la que la masa es condicionante de las características del equilibrio térmico.

Cuando se coloca un cubo de hielo en un vaso de agua, también se produce un equilibrio térmico. La única diferencia es que el equilibrio implica un cambio de estado, porque atraviesa los 100°C donde el agua pasa de sólido a líquido.

Agregar agua fría a una tasa de agua caliente, donde muy rápidamente se alcanza el equilibrio en una temperatura más fría que la original.