Equilibrio termico

Il calore è il flusso di energia da una temperatura alta a una bassa. Quando queste temperature si equilibrano, il calore smette di scorrere, allora il sistema (o l’insieme di sistemi) si dice che è in equilibrio termico. L’equilibrio termico implica anche che non c’è materia che entra o esce dal sistema. La legge zero della termodinamica usa l’equilibrio termico per definire come due sistemi diversi possono essere detti alla stessa temperatura. Per esempio, quando la roccia fusa sale da un vulcano, emetterà calore nell’atmosfera finché la roccia e l’atmosfera non saranno alla stessa temperatura. Anche se i due sistemi (roccia e aria) sono molto diversi, l’equilibrio termico permette una definizione di temperatura per entrambi.

Tutti i sistemi tendono all’equilibrio termico nel tempo-e alcuni sistemi impiegheranno molto più tempo di altri. Sapere che i sistemi che interagiscono tendono verso la stessa temperatura permette importanti applicazioni in tutte le aree della scienza. Per esempio, la capacità termica specifica di una sostanza può essere determinata mettendola in acqua e misurando la temperatura dopo un periodo di tempo.

Figura 1. La legge zeroth della termodinamica.

Equilibrio della Terra

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È molto importante che la Terra rimanga in equilibrio termico affinché la sua temperatura rimanga costante. L’energia solare in arrivo sulla Terra deve essere bilanciata, cioè la Terra deve irradiare tanto calore quanto ne riceve. L’effetto serra rallenta il trasferimento di calore dalla Terra allo spazio, rendendo il pianeta più caldo. La temperatura della Terra dipende dall’effetto serra naturale per essere abitabile dagli uomini e dagli altri animali e senza di esso la Terra sarebbe troppo fredda. Tuttavia, l’aumento dell’anidride carbonica, del metano e del diossido di azoto nell’atmosfera sta aumentando questo effetto serra, facendo sì che dalla Terra esca un po’ meno calore di quello che viene assorbito nei flussi di energia della Terra. Questo leggero squilibrio dall’equilibrio sta portando ad un riscaldamento del clima che sta cambiando il pianeta in modi pericolosi.

Per ulteriori letture

• La legge zero della termodinamica
• La legge della conservazione dell’energia
• Il bilancio energetico della Terra budget
• Equilibrio
• Effetto serra
• Oppure esplorare una pagina casuale