Thermisches Gleichgewicht

Berühren sich zwei Systeme oder Stoffe mit unterschiedlichen Temperaturen, so treffen schnellere Teilchen auf langsamere Teilchen. Die Schnelleren geben durch Stösse einen Teil ihrer Energie an die Langsameren ab (Wärmeleitung).

Da es auch beim System mit tieferer Temperatur Teilchen gibt, die schneller sind, als beim System mit höherer Temperatur, gibt es auch einen Wärmeaustausch von der tieferen Temperatur zur höheren Temperatur. Solche Teilchenstösse sind jedoch statistisch gesehen seltener als in der anderen Richtung.

Bei diesem Vorgang wird thermische Energie ausgetauscht, da es Energie ist aufgrund von ungerichteter Teilchenbewegung.

Der Wärmestrom ist deshalb v.a. in Richtung von höherer Temperatur hin zu tieferer Temperatur, abzüglich eines kleineren Wärmestroms in verkehrter Richtung. Wir sagen deshalb, dass der Netto-Wärmestrom von höherer hin zu tieferer Temperatur gerichtet ist.

Das Ausgleichen der Temperatur geschieht nicht nur im Fall von Wärmeleitung, sondern auch bei der Wärmestrahlung.

Das System oder der Stoff mit der höheren Temperatur gibt gemäss Stefan-Boltzmann-Gesetz mehr Leistung ab, d.h. mehr Energie pro Zeit, als das System oder der Stoff mit der tieferen Temperatur. Obwohl Stoff mit tiefer Temperatur auch Wärmestrahlung abgeben, entsteht dadurch wieder ein Netto-Wärmestrom von hoher Temperatur hin zu tieferer Temperatur.