Thermal equilibrium · Equilíbrio térmico
| English | Português |
|---|---|
| heat/hiːt/ | calor |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | energia térmica |
| thermal equilibrium/ˈθɜːml ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | equilíbrio térmico |
| net flow/net fləʊ/ | fluxo líquido |
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.
Uma colher na sopa quente
- Coloque uma colher fria na sopa quente: a colher esquenta, a sopa esfria — até que fiquem iguais.
- Energia se moveu do corpo quente para o corpo frio.
- Esse fluxo unidirecional é a ideia-chave da temperatura.
Thermal equilibrium route · Rota de equilíbrio térmico
Watch energy transfer until two objects reach the same temperature. · Observe a transferência de energia até dois objetos atingirem a mesma temperatura.
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.
Calor 热量 flui do quente para o frio
- Calor (energia térmica 热能) flui de temperatura mais alta para mais baixa.
- Ele continua fluindo até que as temperaturas sejam iguais.
Heat (thermal energy) naturally flows from: · Calor (energia térmica) flui naturalmente de:
Energy always flows down the temperature difference, from hot to cold, until they are equal. · A energia sempre flui descendo a diferença de temperatura, do quente para o frio, até ficarem iguais.
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
Equilíbrio térmico 热平衡
- Quando dois corpos atingem a mesma temperatura, eles estão em equilíbrio térmico.
- Então não há fluxo líquido 净流动 de energia entre eles.
Uma câmera térmica (infravermelha) transforma temperatura em cor: as batatas fritas quentes brilham laranja brilhante, enquanto a bebida fria permanece escura
At thermal equilibrium there is no net flow of energy between two bodies. · No equilíbrio térmico, não há fluxo líquido de energia entre dois corpos.
Equal temperatures mean no net flow — particles still exchange energy, but with no overall transfer. · Temperaturas iguais significam nenhum fluxo líquido — as partículas ainda trocam energia, mas sem transferência líquida.
Two objects in thermal equilibrium are at the same ____. · Dois objetos em equilíbrio térmico estão na mesma ____.
Same temperature is exactly the condition for thermal equilibrium. · Mesma temperatura é exatamente a condição para o equilíbrio térmico.
Match each term to the definition the examiner marks. · Combine cada termo com a definição que o avaliador marca.
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. · O equilíbrio térmico é definido por NENHUMA transferência LÍQUIDA, não por nenhuma transferência em tudo. A energia ainda atravessa em ambas as direções; os dois fluxos simplesmente se igualam.
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.
Temperatura não é energia
- A temperatura determina a direção do fluxo de calor — não quanto energia um corpo armazena.
- Uma faísca pequena a $1000\ °\text{C}$ contém muito menos energia do que uma piscina morna.
Temperature tells you: · A temperatura diz você:
Temperature decides the direction of heat flow; the amount of energy also depends on mass and material. · A temperatura decide a direção do fluxo de calor; a quantidade de energia também depende da massa e do material.
A hot spark always contains more thermal energy than a warm swimming pool. · Uma faísca quente sempre contém mais energia térmica do que uma piscina morna.
No — the spark is at a higher temperature, but the huge pool holds far more thermal energy overall. · Não — a faísca está a uma temperatura mais alta, mas a piscina enorme armazena muito mais energia térmica no geral.
A bucket of warm water contains more internal energy than a red-hot nail, so it is at a higher temperature. · Um balde de água morna contém mais energia interna do que um prego vermelho-ardente, então ele está a uma temperatura mais alta.
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. · Temperatura não é energia. O balde contém muito mais energia interna no total, porém a energia flui do prego para a água, que é o que a temperatura realmente decide.
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.
Dizer da forma de prova
- "Dois objetos em equilíbrio térmico estão à mesma temperatura, logo não há transferência líquida de energia térmica entre eles." Ambas as metades obtêm nota.
- A energia ainda passa ambos os sentidos entre eles — em taxas iguais, então o fluxo líquido é zero.
- Um termômetro funciona atingindo equilíbrio térmico com o que toca, razão pela qual deve ser deixado tempo suficiente para estabilizar.
Two objects are in thermal equilibrium. Which statements are true? Select all that apply. · Dois objetos estão em equilíbrio térmico. Quais afirmações são verdadeiras? Selecione todas as que se aplicam.
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. · O equilíbrio significa temperatura igual e fluxo líquido zero. A energia ainda passa em ambas as direções em taxas iguais, e os dois objetos podem conter quantidades muito diferentes de energia.
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.
Exemplo resolvido: misturando água quente e fria
$0.20\ \text{kg}$ de água a $80\ °\text{C}$ é despejada em $0.50\ \text{kg}$ de água a $20\ °\text{C}$ em uma caneca isolada. Encontre a temperatura final $T$. Use $c = 4200\ \dfrac{\text{J}}{\text{kg}\,\text{K}}$.
- Energia perdida pela água quente = energia ganha pela água fria, já que nenhuma escapa.
- $0.20 \times 4200 \times (80 - T) = 0.50 \times 4200 \times (T - 20)$; a $4200$ cancela.
- $16 - 0.20T = 0.50T - 10$, então $0.70T = 26$ e $T = 37\ °\text{C}$.
- Verificação: a resposta fica entre $20$ e $80$, e mais próxima da água fria porque há mais dela. Escreva cada $\Delta T$ como um número positivo em seu próprio lado.
$0.30\ \text{kg}$ 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? · $0.30\ \text{kg}$ de água a $90\ °\text{C}$ é misturado com $0.60\ \text{kg}$ de água a $15\ °\text{C}$ em um recipiente isolado. Qual é a temperatura final, em °C?
$0.30(90 - T) = 0.60(T - 15)$: $27 - 0.30T = 0.60T - 9$, so $0.90T = 36$ and · e $T = 40\ °\text{C}$. · $0.30(90 - T) = 0.60(T - 15)$: $27 - 0.30T = 0.60T - 9$, então $0.90T = 36$ e $T = 40\ °\text{C}$.
200 g of water at 80 C is mixed with 300 g at 20 C. What is the final temperature, in C? · 200 g de água a 80°C são misturados com 300 g a 20°C. Qual é a temperatura final, em °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. · Energia perdida equals energia ganha: 200(80 - T) = 300(T - 20), logo T = 44°C. A capacidade térmica específica cancela porque ambos são água.
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.
Exemplo resolvido: o béquer leva sua parte
Um aquecedor de $810\ \text{W}$ aquece $120\ \text{g}$ de um líquido em um béquer de vidro de $42\ \text{g}$ de $25\ °\text{C}$ a $80\ °\text{C}$ em $21\ \text{s}$. A capacidade térmica específica do vidro é $0.84\ \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,\text{K}}$. Encontre $c$ para o líquido.
- Energia fornecida: $Q = Pt = 810 \times 21 = 17\,000\ \text{J}$.
- Energia no béquer: $42 \times 0.84 \times 55 = 1940\ \text{J}$ — ele esquenta através da mesma $55\ \text{K}$.
- Energia no líquido: $17\,010 - 1940 = 15\,070\ \text{J}$.
- Capacidade térmica específica: $c = \dfrac{15\,070}{120 \times 55} = 2.3\ \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,\text{K}}$.
- Verificação: o béquer está em equilíbrio térmico com o líquido durante todo o processo, então termina na mesma temperatura e deve ser contado. Esquecê-lo dá $2.6$, que parece plausível e está errado.
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.
Temperatura igual não é energia igual: uma faísca quente e uma piscina morna. Em equilíbrio, o fluxo líquido é zero, não todo o fluxo. Em qualquer cálculo de mistura, conte todo objeto cuja temperatura muda — incluindo o recipiente — e use variações de temperatura nas mesmas unidades em ambos os lados.
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
Entendeu?
- calor flui de temperatura mais alta para mais baixa
- equilíbrio térmico: mesma temperatura, sem transferência líquida de energia térmica
- temperatura define a direção do fluxo, não a quantidade de energia; problemas de mistura: energia perdida = energia ganha, incluindo o recipiente