Co to jest równowaga cieplna?

Bilans cieplny osiąga się, gdy ilość ciepła wchodzącego do systemu jest równa ilości opuszczania ciepła.Ogólna temperatura systemu w bilansie cieplnym pozostaje stabilna z czasem.W niektórych przypadkach zamiast tego można zastosować termin bilans energetyczny.Systemy w dziedzinie biologii, geologii, produkcji i projektowania statków kosmicznych często muszą być przechowywane w stabilnych temperaturach, aby odpowiednio funkcjonować.

Homeostaza u zwierząt obejmuje koncepcję utrzymania względnie stabilnej temperatury wewnętrznej.U wielu organizmów, w tym ssaków i ptaków, ilość ciepła, które występuje w organizmie, musi pozostać stała, ponieważ nawet niewielkie wahania ciepła mogą powodować umieranie organizmu.Zwierzęta tracą ciepło przez skórę i wytwarzają ciepło poprzez metabolizm, aby nadrobić wzrost i spadek temperatur zewnętrznych.Gdy ilość ciepła promieniującego od zwierzęcia i ilość ciepła wytwarzanego lub wchłaniana przez zwierzę jest stosunkowo równa, zwierzę jest w stanie równowagi cieplnej.

W geologii termin bilans cieplny odnosi się do ilości ciepławchłonięty i zwolniony przez całą planetę.Planeta jest ogrzewana przez słońce i, w niewielkim stopniu, przez uwolnienie magmy z rdzenia planet.Planeta promieniuje część tego ciepła z powrotem w kosmos.Bilans cieplna jest ważną koncepcją geologiczną, ponieważ jeśli planeta nie znajduje się w stanie względnej równowagi w odniesieniu do ciepła, średnie temperatury mogą wzrosnąć lub spaść, powodując globalne ocieplenie lub globalne chłodzenie.Nawet niewielka zmiana bilansu cieplnego planety może wpłynąć na organizmy zamieszkujące planetę.

Bilans cieplny jest ważną koncepcją inżynierii, ponieważ wiele maszyn będzie działać tylko w określonym zakresie temperatur.Urządzenia zwane radiami cieplnymi są używane do promieniowania nadwyżki ciepła z komponentów elektrycznych, aby maszyny mogły utrzymać stabilną temperaturę.Podobnie statek kosmiczny musi utrzymywać stosunkowo stabilne temperatury, ale są narażone na więcej ciepła, gdy zmierzają w kierunku źródła ciepła, takiego jak słońce lub planeta.Projektowanie tych rzemiosła z dostosowującymi się systemami równoważenia ciepła pozwala im kontynuować funkcjonowanie podczas podróży przez przestrzeń.

Gdy inżynierowie projektują fabryki, należy wziąć pod uwagę bilans cieplny fabrycznych operacji.W wielu przypadkach ciepło jest emitowane z fabryki w postaci dymu lub pary.Może to zmarnować energię, którą fabryka może poddać recyklingowi, pomagając obniżyć koszty działania.Fabryka o dobrej równowadze ciepła znajduje zastosowanie dla większości dodatkowego ciepła, które tworzy.