Thermisches Gleichgewicht

Wärme ist der Fluss von Energie von einer hohen Temperatur zu einer niedrigen Temperatur. Wenn sich diese Temperaturen ausgleichen, hört die Wärme auf zu fließen, dann befindet sich das System (oder die Gruppe von Systemen) im thermischen Gleichgewicht. Thermisches Gleichgewicht bedeutet auch, dass keine Materie in das oder aus dem System fließt. Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik verwendet das thermische Gleichgewicht, um zu definieren, wie zwei verschiedene Systeme auf dieselbe Temperatur gebracht werden können. Wenn beispielsweise geschmolzenes Gestein aus einem Vulkan aufsteigt, gibt es Wärme an die Atmosphäre ab, bis das Gestein und die Atmosphäre die gleiche Temperatur haben. Obwohl die beiden Systeme (Gestein und Luft) sehr unterschiedlich sind, ermöglicht das thermische Gleichgewicht eine Definition der Temperatur für beide.

Alle Systeme tendieren mit der Zeit zum thermischen Gleichgewicht – und einige Systeme brauchen viel länger als andere. Das Wissen, dass interagierende Systeme zur gleichen Temperatur tendieren, ermöglicht wichtige Anwendungen in allen Bereichen der Wissenschaft. So kann beispielsweise die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes bestimmt werden, indem man ihn in Wasser legt und nach einer gewissen Zeit die Temperatur misst.

Abbildung 1. Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik.

Gleichgewicht der Erde

Hauptartikel

Es ist sehr wichtig, dass die Erde im thermischen Gleichgewicht bleibt, damit ihre Temperatur konstant bleibt. Die auf die Erde einfallende Sonnenenergie muss ausgeglichen sein – das heißt, die Erde muss genauso viel Wärme abstrahlen, wie sie aufnimmt. Der Treibhauseffekt verlangsamt die Wärmeübertragung von der Erde in den Weltraum und macht den Planeten heißer. Die Temperatur der Erde ist auf den natürlichen Treibhauseffekt angewiesen, um für Menschen und andere Tiere bewohnbar zu sein, und ohne ihn wäre die Erde viel zu kalt. Durch die Zunahme von Kohlendioxid, Methan und Stickstoffdioxid in der Atmosphäre wird dieser Treibhauseffekt jedoch verstärkt, so dass etwas weniger Wärme an die Erde abgegeben wird, als in den Energieströmen der Erde absorbiert wird. Diese leichte Abweichung vom Gleichgewicht führt zu einer Erwärmung des Klimas, die den Planeten auf gefährliche Weise verändert.

Für weitere Informationen

• Zerothes Gesetz der Thermodynamik
• Erhaltungssatz der Energie
• Energiehaushalt der Erde Haushalt
• Gleichgewicht
• Treibhauseffekt
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