47,332
עריכות
שינויים
קפיצה לניווט
קפיצה לחיפוש
שורה 10:
שורה 10: + + + +
←הבדל בין שיווי משקל לבין מצב יציב
אם אנחנו רוצים לחמם את מוט המתכת נוכל לשים אותו על פלטה חשמלית. כעבור זמן מה נבחן את הטמפרטוקה של המוט ונראה שהוא חם יותר ביחס לאוויר סביבו, אבל הטמפרטורה של המוט לא משתנה על פני זמן. חום זורם מהמוט אל האוויר מסביב. כאשר אטום מהאוויר מתקרב לאטומים של מוט המתכת הוא מגדיל את המהירות של התנועה שלו והאוויר סביב המוט נהיה חם יותר. הזרימה הזאת של החום היא קבועה ולכן המוט לא משנה את הטמפרטורה שלו. קצב זרימת החום אל המוט ובתוך המוט עצמו זהה לקצב זרימת החום מהמוט אל האוויר סביבו. במצב זה אין '''שיווי משקל תרמו-דינמי''' משום שיש זרימה של חום מהמוט אל הסביבה שלו (זרימה כזו ניתן לנצל כדי לבצע [[עבודה]]). לעומת זאת אפשר לכנות את המצב הזה בשם '''מצב יציב''' - שכן הטמפרטורה של כל נקודה שנבחר במוט המתכת לא משתנה על פני זמן. [https://www.youtube.com/watch?v=_WqNTf17xZk]
אם אנחנו רוצים לחמם את מוט המתכת נוכל לשים אותו על פלטה חשמלית. כעבור זמן מה נבחן את הטמפרטוקה של המוט ונראה שהוא חם יותר ביחס לאוויר סביבו, אבל הטמפרטורה של המוט לא משתנה על פני זמן. חום זורם מהמוט אל האוויר מסביב. כאשר אטום מהאוויר מתקרב לאטומים של מוט המתכת הוא מגדיל את המהירות של התנועה שלו והאוויר סביב המוט נהיה חם יותר. הזרימה הזאת של החום היא קבועה ולכן המוט לא משנה את הטמפרטורה שלו. קצב זרימת החום אל המוט ובתוך המוט עצמו זהה לקצב זרימת החום מהמוט אל האוויר סביבו. במצב זה אין '''שיווי משקל תרמו-דינמי''' משום שיש זרימה של חום מהמוט אל הסביבה שלו (זרימה כזו ניתן לנצל כדי לבצע [[עבודה]]). לעומת זאת אפשר לכנות את המצב הזה בשם '''מצב יציב''' - שכן הטמפרטורה של כל נקודה שנבחר במוט המתכת לא משתנה על פני זמן. [https://www.youtube.com/watch?v=_WqNTf17xZk]
נניח שיש לנו מחבת על האש ולה מחוברת ידית. ייתכנו שני מצבי קיצון. האחד הוא שהמחבת והידית מחוברים זה לזה ללא בידוד, ומבודדים מהאוויר של החדר ולכן שניהם בטמפטורה אחידה וזהה. אין זרימה של חום מהמחבת לידית, ואין זרימת חום מהידית לחדר. מדובר בשיווי משקל תרמו-דינמי. כמו כן מדובר גם במצב יציב ביחס לטמפרטורה שכן הטמפרטורה של הידית לא משתנה. ייתכן גם מצב קיצון שני שבו הידית מבודדת לגמרי מהמחבת והיא בטמפרטורה של החדר. גם במצב זה אין זרימת חום מהמחבת לידית ואין זרימת חום מהידית לחדר. שוב מדובר בשיווי משקל וכן במצב יציב. כל המצבים שמהווים שיווי משקל הם בהכרח גם מצב יציב. לעומת זאת יש מצבים רבים שהם מצב יציב אבל לא שיווי משקל.
שתי נקודות הקיצון שתארנו הן לא הגיוניות בעולם אמיתי. קשה לבודד את המחבת והידית מהחדר, וקשה לבודד את הידית מהמחבת באופן מושלם. מצב שלישי אפשרי הוא שהידית מחוברת למחבת ללא בידוד אבל אינה מבודדת מהאויר. אם נדליק את האש מתחת למחבת הוא יתחמם ובהמשך חום יזרום מהמחבת אל הידית. לאחר זמן מה קצב זרימת החום מהמחבת אל הידית יהיה זהה לקצב זרימת החום מהידית אל האוויר. הידית תהיה קרה יותר ככל שמתרחקים מהמחבת. מערכת כזו לא תהיה בשיווי משקל אבל היא כן במצב יציב שכן בכל נקודה בידית הטמפרטורה לא משתנה על פני זמן. אפשרות נוספת שאפשר לדמיין היא מה שמתכננים של מחבתות מנסים להשיג - כלומר לחבר את הידית למחבת בצורה שלא תגרום לכוויה אצל מי שמתמש במחבת. הידית מחוברת למחבת אבל עם בידוד חום חלקי. אי אפשר לבצע בידוד מושלם אבל מנסים שכמות קטנה של חום תזרום מהמחבת אל הידית. לאחר זמן מה מגיעים גם במערכת זו למצב יציב - יש זרימה קטנה של חום מהמחבת לידית, והיה זהה בדיוק לזרימת החום מהידית אל האוויר. הטמפרטורה של הידית היא קרה מספיק במרחק מה מהמחבת, כך שנוכל לגעת בה בצורה בטוחה. [https://www.youtube.com/watch?v=_WqNTf17xZk]
==ראו גם==
==ראו גם==