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Transferencia de calor y equilibrio térmico

Las partículas en un objeto más cálido tienen una energía cinética promedio mayor que las partículas en un objeto más frío. Cuando dos objetos con diferentes temperaturas entran en contacto, las partículas en la superficie de cada objeto colisionan, lo que resulta en la transferencia de energía en forma de calor. Este proceso continúa hasta que se alcanza el equilibrio térmico, momento en el que las energías cinéticas promedio de las partículas y, por lo tanto, las temperaturas de los objetos, son las mismas. Creado por Jay.

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Transcripción del video

Digamos que tenemos dos muestras de gas helio,   una muestra de gas helio está a temperatura  T1 y la otra muestra está a temperatura T2. Si T2 es mayor que T1, significa que, en promedio,  las partículas de gas helio en el segundo   contenedor se mueven más rápido que las partículas  de gas helio que están en el primer contenedor. Podemos decir que las partículas en el segundo  contenedor se mueven más rápido porque,   en promedio, la longitud de las flechas  del lado derecho, que indican el vector   de velocidad en el contenedor, es mayor que la  longitud de las flechas en el primer contenedor. La ecuación de la energía cinética  (K) es igual a 1/2 por mv al cuadrado,   donde m es la masa de una partícula  y v es la velocidad de la partícula. Debido a que las partículas de  gas en el contenedor de la derecha   viajan en promedio más rápido  y tienen velocidades más altas,   la energía cinética media de las partículas  en el contenedor de la derecha es superior   que la energía cinética media para las  partículas en el contenedor de la izquierda. Así que la energía cinética promedio es  proporcional a la temperatura. Cuanto   mayor sea la temperatura, mayor será la  energía cinética media de las partículas. En lugar de gases, veamos dos bloques  de metal hechos del mismo material. Uno de los bloques de metal  se encuentra a temperatura T1   y el otro bloque metálico se  encuentra a temperatura T2. Digamos que la temperatura T2 es mayor que T1,   lo que significa que las partículas en el  bloque de metal de la derecha se mueven en   promedio más rápido que las partículas  en el bloque de metal de la izquierda. Y eso significa que la energía cinética promedio de las partículas en el bloque de la derecha   es mayor que la energía cinética media en  las partículas del bloque de la izquierda. Observemos que las dos piezas  de metal no se están tocando,   de modo que hay un poco de espacio entre ellas. A continuación, juntamos los dos objetos  y los ponemos en contacto uno con el otro.  Ahora hay colisiones entre las partículas  que se tocan y esto da como resultado la   transferencia de energía del objeto  más caliente al objeto más frío. De modo que el calor fluye desde  el objeto que tiene la temperatura   más alta hacia el objeto que  tiene la temperatura más baja. Así, los átomos calientes en el objeto metálico de  la derecha empezarán a moverse un poco más lento,   mientras que los átomos más fríos del metal de la  izquierda empezarán a moverse un poco más rápido. Y la transferencia de energía continúa  hasta que ambos objetos tienen la misma   temperatura final y diremos que se  ha alcanzado el equilibrio térmico. Así que aquí tenemos nuestros dos objetos, y los dos objetos están a la misma temperatura   final, lo que significa que hemos  alcanzado el equilibrio térmico. Desde el momento en el que alcanzamos el  equilibrio térmico, no hay más flujo de   calor entre los dos objetos, y debido a que  ambos objetos están a la misma temperatura   final, la energía cinética promedio de las  partículas en ambos objetos ahora es la misma.