Thermodynamisches Gleichgewicht

Berühren sich zwei Stoffe unterschiedlicher Temperatur, so gleicht sich die Temperatur mit der Zeit aus. Der Stoff mit der höheren Temperatur hat Teilchen mit sehr starker Bewegung. Die Teilchen im anderen Stoff bewegen sich vergleichsweise viel langsamer. Durch den Kontakt der beiden Stoffe, können sich die schnell bewegenden Teilchen die langsam bewegenden Teilchen anstossen. Dadurch werden die Schnellen langsamer und die Langsamen werden schneller. Es wird Energie übertragen und damit auch die Bewegung der Teilchen. Die Temperaturen gleichen sich an. Die hohe Temperatur sinkt, die tiefe Temperatur steigt.

Dieser Vorgang ist je stärker je grösser der Temperaturunterschied. Durch das Angleichen verkleinert sich der Temperaturunterschied und der Vorgang wird dadurch langsamer. Er wird langsamer und langsamer und dauert rein theoretisch unendlich lange. Sobald die beiden Temperaturen unter Berücksichtigung der Messgenauigkeit als gleich gelten, ist der Temperaturausgleich abgeschlossen und wir bezeichnen die beiden Stoffe als im thermodynamischen Gleichgewicht. Die Teilchen stossen sich immer noch gegenseitig über die Kontaktfläche an. Da die Teilchen statistisch gesehen auf beiden Seiten gleich schnell sind, gibt es gleich viel Anstossen von links nach rechts, wie es Anstossen von rechts nach links gibt.

Beim eben beschriebenen Vorgang wird Energie ausgetauscht. Die Energie die der eine Stoff dem anderen Stoff abgibt heisst thermische Energie oder Wärme. Es gibt zum hier beschriebenen Wärmeaustausch durch Berührung, der sog. Wärmeleitung, noch zwei weitere Arten des Wärmetransports: Konvektion und Wärmestrahlung.