A l'posar en contacte dos cossos que es troben a diferents temperatures, el que es troba més calent cedeix part de la seva energia a el de menys temperatura, fins al punt en què les dues temperatures s'igualen.
A aquesta situació se la coneix com equilibri tèrmic, I és precisament l'estat en què s'igualen les temperatures de dos cossos que inicialment tenien diferents temperatures. Passa que a l'igualar-les temperatures, se suspèn el flux de calor, I llavors s'arriba a la situació d'equilibri.
Veure també: Exemples de Calor i Temperatura
Teòricament, l'equilibri tèrmic és fonamental en el que es coneix com la Llei Zero o el Principi Zero de la Termodinàmica, Que explica que si dos sistemes separats estan en el mateix moment en equilibri tèrmic amb un tercer sistema, aquells estan en equilibri tèrmic un amb l'altre. Aquesta llei és fonamental per a tota la disciplina de la termodinàmica, que és la branca de la física que s'ocupa de descriure els estats d'equilibri a un nivell macroscòpic.
L'equació que dóna lloc a la quantificació de la quantitat de calor que s'intercanvia en les transferències entre els cossos, té la forma:
Q = M * C * At
Sent Q la quantitat de calor expressada en calories, M la massa de el cos en estudi, C la calor específica de el cos, i At la diferència de temperatura.
en una situació d'equilibri, la massa i la calor específica conserven el seu valor original, però la diferència de temperatura es fa 0 perquè precisament es va definir a la situació d'equilibri on no hi ha canvis de temperatura.
Una altra equació important per a la idea d'equilibri tèrmic és la que busca expressar la temperatura que tindrà el sistema unificat. S'accepta que quan un sistema de N1 partícules, que està a temperatura T1, es posa en contacte amb un altre sistema de N2 partícules que està a temperatura T2, la temperatura d'equilibri s'obté mitjançant la fórmula:
(N1 * T1 + N2 * T2) / (N1 + N2).
D'aquesta manera, es pot veure que quan tots dos subsistemes compten amb la mateixa quantitat de partícules, la temperatura d'equilibri es redueix a una mitjana entre les dues temperatures inicials. Això es pot generalitzar per a relacions entre més de dos subsistemes.
A continuació, alguns exemples de situacions on es produeix l'equilibri tèrmic:
- El mesurament de la temperatura corporal a través d'un termòmetre funciona d'aquesta manera. La durada perllongada que ha de tenir el termòmetre en contacte amb el cos per poder quantificar de veritat els graus de temperatura es deu justament a el temps que triga a aconseguir-se el equilibri tèrmic.
- Els productes que es venen 'a l'natural' van poder haver passat per una nevera. No obstant això, passat cert temps fora de l'heladera, en contacte amb el medi natural, van aconseguir l'equilibri tèrmic amb aquest.
- La permanència de les glaceres en els mars i en els pols és un cas particular d'equilibri tèrmic. Precisament, les alertes que fa a l'escalfament global tenen molt a veure amb un augment de la temperatura dels mars, i llavors un equilibri tèrmic on gran part d'aquest gel es fongui.
- Quan una persona surt de banyar-se, té un relatiu fred perquè el cos havia entrat en equilibri amb l'aigua calenta, i ara haurà d'entrar en equilibri amb l'ambient.
- Quan es busca refredar una tassa de cafè, agregant-li llet freda.
- Substàncies com la mantega tenen molta sensibilitat als canvis de temperatura, i amb molt poc temps en contacte amb l'ambient a temperatura natural entren en equilibri i es fonen.
- A l'posar la mà en una barana freda, durant un temps, la mà passa a tenir una temperatura més freda.
- Un flascó amb un quilo de gelat es fondrà més lent que un altre amb un quart de quilo de el mateix gelat. Això es produeix per l'equació en la qual la massa és condicionant de les característiques de l'equilibri tèrmic.
- Quan es col·loca un cub de gel en un got d'aigua, també es produeix un equilibri tèrmic. L'única diferència és que l'equilibri implica un canvi d'estat, perquè travessa els 100 ° C on l'aigua passa de sòlid a líquid.
- Afegir aigua freda a una taxa d'aigua calenta, on molt ràpidament s'assoleix l'equilibri en una temperatura més freda que l'original.
