Lämpötasapainoon

Lämpötasapainoon on termodynamiikan käsite, joka tarkoittaa tilaa, jossa järjestelmän lämpötila on sama kaikkien sen osien ja mahdollisen ympäristön kanssa, eikä enää ole nettolämpövirtaa näiden välillä. Kun kappaleet ovat kosketuksissa tai ovat yhteydessä toisiinsa lämpöä vaihtavien reittien kautta, lämpö siirtyy kunnes ne saavuttavat yhteisen, tasaisen lämpötilan.

Zeroth-laki termodynamiikasta muodostaa lämpötilan käsitteellisesti perustan: jos järjestelmä A on lämpötilatasapainossa B:n kanssa ja B on tasapainossa C:n kanssa, niin A on myös tasapainossa C:n kanssa. Näin lämpötila voidaan määritellä riippumattomasti siitä, miten mittauksia tehdään, ja se mahdollistaa lämpötilan mittaamisen ja vertailun.

Lämpötasapainoon pääsy riippuu useista tekijöistä, kuten kosketuspinnan ominaisuuksista, eristyksestä sekä käytetyistä lämmönsiirtokanavista (johtuminen, konvektio ja säteily). Esimerkkejä ovat kahvikupin viilentyminen huoneenlämpöiseksi sekä kaksi kappaletta, joilla on eri alku-perustilat, mutta jotka asetetaan yhteyteen ja joiden lämpötilat tasapainottuvat ajan kuluessa.

Sovelluksia ovat lämpötilan mittaus ja säätö sekä termodynamiikan peruskäsitteet, joihin perustuvat lämpötilan määritelmä ja mittaaminen. Tilastollisesta näkökulmasta tasapainossa olevat järjestelmät saavuttavat vakaan energiajakojakauman, joka heijastuu makrotasolla havaittavaan lämpötilaan Boltzmannin kaltaisissa kuvauksissa. Lämpötasapainon käsite on siten keskeinen sekä käytännön mittaamisessa että teoreettisessa kehityksessä.