El equilibrio térmico consiste en el estado de dos cuerpos que entran en contacto con una superficie conductora y tienen la capacidad de igualar su temperatura debido a que se produce transferencia de calor desde un objeto hacia el otro.
Por ejemplo, si tenemos dos objetos y uno está caliente y el otro frío, la transferencia de calor para lograr el equilibrio térmico se realizará desde el objeto con la temperatura más elevada hacia el otro. Esto ocurrirá hasta que los dos cuerpos alcancen el mismo nivel de calor y logren mantenerlo en forma constante.
El fenómeno del equilibrio térmico se puede explicar teniendo en cuenta que la temperatura de los objetos depende de su energía cinética y de las moléculas con las que cuenta. Estas últimas se denominan energía interna y son las que se transfieren de un cuerpo al otro.
Fórmula del equilibrio térmico
En la fórmula del equilibrio térmico se calcula la diferencia que existe entre la temperatura de dos cuerpos y se determina la cantidad de calor obtenido que se representa con la letra Q.
La fórmula es Q = m . Ce . Δt. La letra m corresponde a la masa del cuerpo, Ce es el calor específico que se expresa en cal/C (grados centígrados) cal/ k (grados kelvin) y Δt corresponde a la variación de la temperatura que correspondería a la resta de la temperatura final (tf) menos la temperatura inicial (ti)
Cuando se calcula el calor de ambos cuerpos, las cifras se pueden comparar entre si realizando una igualdad que se simboliza con la siguiente fórmula: Q1 = Q2 . Esto significa que el calor ganado por uno de los objetos será igual al calor perdido por el otro.
Ejemplos de equilibrio térmico
Un ejemplo sencillo sobre este fenómeno de la física lo vivimos a diario, especialmente cuando ingresamos a una habitación que está caliente desde un lugar frío. Es probable que sintamos el calor en el aire al segundo de haber ingresado al lugar. Nuestro cuerpo tratará de «aceptar» ese calor y lo intercambiará con el frío hasta obtener la misma temperatura del ambiente.
El equilibrio térmico está reflejado en las leyes de la termodinámica y es uno de los principios más importantes de la física. La ley, que se acuño en el año 1935 dice que “si dos sistemas están cada uno en equilibrio térmico con un tercer sistema, también están en equilibrio térmico entre sí.”
Otro ejemplo consiste en tirar un cubo de hielo o agua muy fría dentro de un recipiente con agua hirviendo. El agua fría se entibiará y lo mismo ocurrirá con el agua caliente ya que se producirá intercambio de temperatura entre ambos cuerpos.
Si tienes freezer o congelador sabrás que al introducir cualquier tipo de alimento, el mismo cambia su temperatura hasta equilibrarse con el entorno. Eso se lo conoce también como equilibrio térmico. Lo mismo pasa cuando se descongela, pues pierde frío hasta adaptarse a la temperatura del ambiente que lo rodea.