¿Qué es el equilibrio térmico?

El equilibrio térmico se logra cuando dos objetos o sistemas alcanzan la misma temperatura y dejan de intercambiar energía a través del calor. Cuando se colocan dos objetos juntos, el objeto con más energía térmica perderá esa energía para el objeto con menos energía calorífica. Finalmente, sus temperaturas serán iguales y dejarán de intercambiar energía térmica ya que ninguno de los objetos es más cálido o más frío que el otro. En este punto, están en un estado de equilibrio térmico.

El contacto térmico es un concepto importante relacionado con el equilibrio térmico. Se considera que varios sistemas están en contacto térmico si son capaces de afectar las temperaturas de los demás. Si se saca una botella de refresco del refrigerador y se coloca en el mostrador de la cocina, que está a temperatura ambiente, el mostrador y la botella de refresco están en contacto térmico. La energía térmica del mostrador fluye hacia la botella fría de refresco. Eventualmente, sus temperaturas serán iguales y estarán en un estado de equilibrio térmico.

En los sistemas térmicos que involucran objetos en contacto térmico, el calor fluye desde el objeto más cálido, que contiene más energía térmica, hasta el objeto más frío, que contiene menos energía térmica. Por lo tanto, los objetos y sistemas pueden ganar o perder calor. Sin embargo, técnicamente no pueden ganar o perder frío, ya que no hay una "energía fría" separada. En un sistema térmico, el objeto más cálido pierde energía térmica al objeto más frío hasta que se logra el equilibrio.

El concepto de equilibrio térmico se usa y estudia con mayor frecuencia en el campo de la química, particularmente en el estudio de la termodinámica. La termodinámica generalmente se enseña en un nivel introductorio en los cursos de química de la escuela secundaria, pero es un tema muy complejo que no se explica completamente a los estudiantes hasta las clases avanzadas de química y física en la universidad.

Junto con su lugar en el laboratorio, el equilibrio térmico tiene un lugar muy importante en la naturaleza. Los sistemas químicos existen en muchas cosas vivas y no vivas de la naturaleza, y mantener esos sistemas en un estado de equilibrio es muy importante. En el cuerpo humano, por ejemplo, las enzimas están involucradas en innumerables reacciones químicas que son vitales para la vida. Sin embargo, las enzimas se vuelven inútiles cuando alcanzan una temperatura demasiado alta o demasiado baja. Deben permanecer en un equilibrio constante para permanecer funcionales, y deben permanecer funcionales para que el cuerpo humano mismo funcione.