Thermal equilibrium · Équilibre thermique
| English | Français |
|---|---|
| heat/hiːt/ | chaleur |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | énergie thermique |
| thermal equilibrium/ˈθɜːml ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | équilibre thermique |
| net flow/net fləʊ/ | flux net |
A spoon in hot soup
- Put a cold spoon in hot soup: the spoon warms, the soup cools — until they match.
- Energy moved from the hot thing to the cold thing.
- That one-way flow is the key idea of temperature.
Une cuillère dans du bouillon chaud
- Plonger une cuillère froide dans du bouillon chaud : la cuillère chauffe, le bouillon refroidit — jusqu'à ce qu'ils soient égaux.
- L'énergie passe de l'objet chaud à l'objet froid.
- Ce flux unidirectionnel est l'idée clé de la température.
Thermal equilibrium route · chemin vers l'équilibre thermique
Watch energy transfer until two objects reach the same temperature. · Surveillez le transfert d'énergie jusqu'à ce que deux objets atteignent la même température.
Heat 热量 flows hot to cold
- Heat (thermal energy 热能) flows from higher to lower temperature.
- It keeps flowing until the temperatures are equal.
Chaleur 热量 flows hot to cold
- La chaleur (énergie thermique 热能) s'écoule de la température plus élevée vers la plus basse.
- Elle continue de couler jusqu'à ce que les températures soient égales.
Heat (thermal energy) naturally flows from: · La chaleur (énergie thermique) s'écoule naturellement de :
Energy always flows down the temperature difference, from hot to cold, until they are equal. · L'énergie s'écoule toujours du haut vers le bas de la différence de température, du chaud vers le froid, jusqu'à ce qu'elles soient égales.
Thermal equilibrium 热平衡
- When two things reach the same temperature, they are in thermal equilibrium.
- There is then no net flow 净流动 of energy between them.
A thermal (infrared) camera turns temperature into colour: the hot fries glow bright orange, while the cold drink stays dark
Équilibre thermique 热平衡
- Lorsque deux objets atteignent la même température, ils sont en équilibre thermique.
- Il n'y a alors aucun flux net 净流动 d'énergie entre eux.
Une caméra thermique (infrarouge) convertit la température en couleur : les frites chaudes brillent en orange vif, tandis que la boisson froide reste sombre
At thermal equilibrium there is no net flow of energy between two bodies. · À l'équilibre thermique, il n'y a aucun écoulement net d'énergie entre deux corps.
Equal temperatures mean no net flow — particles still exchange energy, but with no overall transfer. · Températures égales signifient aucun écoulement net — les particules échangent toujours de l'énergie, mais sans transfert global.
Two objects in thermal equilibrium are at the same ____. · Deux objets en équilibre thermique sont à la même ____.
Same temperature is exactly the condition for thermal equilibrium. · Même température est exactement la condition de l'équilibre thermique.
Match each term to the definition the examiner marks. · Reliez chaque terme à la définition marquée par l'examinateur.
Thermal equilibrium is defined by NO NET transfer, not by no transfer at all. Energy still crosses in both directions; the two flows simply match. · L'équilibre thermique est défini par AUCUN TRANSFERT NET, pas par l'absence totale de transfert. L'énergie traverse toujours dans les deux sens ; les deux flux se compensent simplement.
Temperature is not energy
- Temperature decides the direction of heat flow — not how much energy a body holds.
- A tiny spark at $1000\ °\text{C}$ holds far less energy than a warm swimming pool.
La température n'est pas une énergie
- La température dicte la direction du flux de chaleur — pas la quantité d'énergie qu'un corps contient.
- Une toute petite étincelle à $1000\ °\text{C}$ contient bien moins d'énergie qu'une piscine tiède.
Temperature tells you: · La température vous indique :
Temperature decides the direction of heat flow; the amount of energy also depends on mass and material. · La température décide de la direction de l'écoulement de chaleur ; la quantité d'énergie dépend aussi de la masse et du matériau.
A hot spark always contains more thermal energy than a warm swimming pool. · Une étincelle chaude contient toujours plus d'énergie thermique qu'une piscine tiède.
No — the spark is at a higher temperature, but the huge pool holds far more thermal energy overall. · Non — l'étincelle est à une température plus élevée, mais la grande piscine contient bien plus d'énergie thermique au total.
A bucket of warm water contains more internal energy than a red-hot nail, so it is at a higher temperature. · Un seau d'eau tiède contient plus d'énergie interne qu'un clou rouge brûlant, donc il est à une température plus élevée.
Temperature is not energy. The bucket holds far more internal energy in total, yet energy flows from the nail to the water, which is what temperature actually decides. · La température n'est pas de l'énergie. Le seau contient beaucoup plus d'énergie interne au total, pourtant l'énergie s'écoule du clou vers l'eau, ce que la température décide réellement.
Saying it the exam way
- "Two objects in thermal equilibrium are at the same temperature, so there is no net transfer of thermal energy between them." Both halves score.
- Energy still passes both ways between them — at equal rates, so the net flow is zero.
- A thermometer works by reaching thermal equilibrium with what it touches, which is why it must be left long enough to settle.
Dire ça façon examen
- « Deux objets en équilibre thermique sont à la même température, donc il n'y a aucun transfert net d'énergie thermique entre eux. » Les deux parties rapportent des points.
- L'énergie passe toujours dans les deux sens entre eux — à des taux égaux, donc le flux net est nul.
- Un thermomètre fonctionne en atteignant l'équilibre thermique avec ce qu'il touche, c'est pourquoi il faut le laisser assez longtemps pour stabiliser.
Two objects are in thermal equilibrium. Which statements are true? Select all that apply. · Deux objets sont en équilibre thermique. Quelles affirmations sont vraies ? Sélectionnez toutes celles qui s'appliquent.
Equilibrium means equal temperature and zero net flow. Energy still passes both ways at equal rates, and the two objects can hold very different amounts of energy. · L'équilibre signifie température égale et écoulement net nul. L'énergie passe toujours dans les deux sens à des taux égaux, et les deux objets peuvent contenir des quantités d'énergie très différentes.
Worked example: mixing hot and cold water
$0.20\ \text{kg}$ of water at $80\ °\text{C}$ is poured into $0.50\ \text{kg}$ of water at $20\ °\text{C}$ in an insulated cup. Find the final temperature $T$. Take $c = 4200\ \dfrac{\text{J}}{\text{kg}\,\text{K}}$.
- Energy lost by the hot water = energy gained by the cold water, since none escapes.
- $0.20 \times 4200 \times (80 - T) = 0.50 \times 4200 \times (T - 20)$; the $4200$ cancels.
- $16 - 0.20T = 0.50T - 10$, so $0.70T = 26$ and $T = 37\ °\text{C}$.
- Check: the answer lies between $20$ and $80$, and nearer the cold water because there is more of it. Write each $\Delta T$ as a positive number on its own side.
Exemple résolu : mélanger de l'eau chaude et froide
$0.20\ \text{kg}$ d'eau à $80\ °\text{C}$ est versée dans $0.50\ \text{kg}$ d'eau à $20\ °\text{C}$ dans une tasse isolée. Trouver la température finale $T$. Prendre $c = 4200\ \dfrac{\text{J}}{\text{kg}\,\text{K}}$.
- Énergie perdue par l'eau chaude = énergie gagnée par l'eau froide, car rien ne s'échappe.
- $0.20 \times 4200 \times (80 - T) = 0.50 \times 4200 \times (T - 20)$ ; le $4200$ s'annule.
- $16 - 0.20T = 0.50T - 10$, donc $0.70T = 26$ et $T = 37\ °\text{C}$.
- Vérification : la réponse se situe entre $20$ et $80$, et plus proche de l'eau froide car il y en a davantage. Écrire chaque $\Delta T$ comme un nombre positif de son propre côté.
$0.30\ \text{kg}$ of water at $90\ °\text{C}$ is mixed with $0.60\ \text{kg}$ of water at $15\ °\text{C}$ in an insulated container. What is the final temperature, in °C? · $0.30\ \text{kg}$ d'eau à $90\ °\text{C}$ est mélangé avec $0.60\ \text{kg}$ d'eau à $15\ °\text{C}$ dans un récipient isolé. Quelle est la température finale, en °C ?
$0.30(90 - T) = 0.60(T - 15)$: $27 - 0.30T = 0.60T - 9$, so $0.90T = 36$ and · et $T = 40\ °\text{C}$. · $0.30(90 - T) = 0.60(T - 15)$ : $27 - 0.30T = 0.60T - 9$, donc $0.90T = 36$ et $T = 40\ °\text{C}$.
200 g of water at 80 C is mixed with 300 g at 20 C. What is the final temperature, in C? · 200 g d'eau à 80 °C sont mélangés avec 300 g à 20 °C. Quelle est la température finale, en °C ?
Energy lost equals energy gained: 200(80 - T) = 300(T - 20), so T = 44 C. The specific heat capacity cancels because both are water. · Énergie perdue égale énergie gagnée : 200(80 - T) = 300(T - 20), donc T = 44 °C. La capacité calorifique spécifique s'annule car ce sont tous deux de l'eau.
Worked example: the beaker takes its share
An $810\ \text{W}$ heater warms $120\ \text{g}$ of a liquid in a $42\ \text{g}$ glass beaker from $25\ °\text{C}$ to $80\ °\text{C}$ in $21\ \text{s}$. The specific heat capacity of glass is $0.84\ \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,\text{K}}$. Find $c$ for the liquid.
- Energy supplied: $Q = Pt = 810 \times 21 = 17\,000\ \text{J}$.
- Energy into the beaker: $42 \times 0.84 \times 55 = 1940\ \text{J}$ — it warms through the same $55\ \text{K}$.
- Energy into the liquid: $17\,010 - 1940 = 15\,070\ \text{J}$.
- Specific heat capacity: $c = \dfrac{15\,070}{120 \times 55} = 2.3\ \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,\text{K}}$.
- Check: the beaker is in thermal equilibrium with the liquid throughout, so it ends at the same temperature and must be counted. Forgetting it gives $2.6$, which looks plausible and is wrong.
Exemple résolu : le bécher prend sa part
Un chauffeur de $810\ \text{W}$ réchauffe $120\ \text{g}$ d'un liquide dans un bécher en verre de $42\ \text{g}$ de $25\ °\text{C}$ à $80\ °\text{C}$ en $21\ \text{s}$. La capacité thermique massique du verre est $0.84\ \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,\text{K}}$. Trouver $c$ pour le liquide.
- Énergie fournie : $Q = Pt = 810 \times 21 = 17\,000\ \text{J}$.
- Énergie dans le bécher : $42 \times 0.84 \times 55 = 1940\ \text{J}$ — il chauffe de la même $55\ \text{K}$.
- Énergie dans le liquide : $17\,010 - 1940 = 15\,070\ \text{J}$.
- Capacité thermique massique : $c = \dfrac{15\,070}{120 \times 55} = 2.3\ \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,\text{K}}$.
- Vérification : le bécher est en équilibre thermique avec le liquide tout au long du processus, donc il termine à la même température et doit être comptabilisé. L'oublier donne $2.6$, ce qui semble plausible mais est faux.
Equal temperature is not equal energy: a hot spark and a warm pool. At equilibrium the net flow is zero, not all flow. In any mixing calculation, count every object whose temperature changes — the container included — and use temperature changes in the same units on both sides.
Température égale n'est pas énergie égale : une étincelle chaude et une piscine tiède. À l'équilibre, le flux net est nul, pas l'arrêt total du flux. Dans tout calcul de mélange, compter chaque objet dont la température change — le contenant inclus — et utiliser les variations de température dans les mêmes unités des deux côtés.
You've got it
- heat flows from higher to lower temperature
- thermal equilibrium: same temperature, no net transfer of thermal energy
- temperature sets the direction of flow, not the amount of energy; mixing problems: energy lost = energy gained, container included
Vous avez compris
- la chaleur s'écoule de la température plus élevée vers la plus basse
- équilibre thermique : même température, aucun transfert net d'énergie thermique
- la température définit la direction du flux, pas la quantité d'énergie ; problèmes de mélange : énergie perdue = énergie gagnée, contenant inclus