Енергиятермична е широк термин, използван за изразяване на различни термодинамични величини, като например вътрешна енергия или сума от топлина обмен между системи на много различнитемператури. В тази статия ще третираме топлинната енергия като синоним на енергиявътрешен, което може да се разбере като сбор от енергиикинетика и потенциал От атоми и молекули, които изграждат термодинамична система.
Вижсъщо:Преди да продължите, вижте невероятно резюме по термология
Термална енергия
Енергиятермична е резултат от сума дава енергиякинетика и потенциал на всички съставни частици на тялото. Термална енергия Зависидиректно дава температураабсолютно на тялото, измерено в келвин (K), и също зависи от количеството на градусавсвобода на системата, т.е.: броят на посоките, в които молекулите могат да се движат, вибрират, трептят или дори се въртят.
О теоремадаваравноделение на енергия гласи, че: при всяка степен на свобода на системата нейната вътрешна енергия може да се изчисли от цяло число, кратно на израза ½ k Б.T, където Kb е постояннавБолцман и Т е температура измерено в келвин. Формулата, използвана за изчисляване на топлинната енергия на идеален едноатомен газ, е показана по-долу, проверете го:
КБ. - константа на Болцман (КБ. = 1,38.10-23 m².kg / s². К)
Тъй като топлинната енергия на идеалните газове се изразява чрез горната формула и представлява енергиякинетикасредно аритметично на системата, можем да запишем следното равенство:
Вижсъщо:В крайна сметка какъв цвят е водата?
Използвайки горната формула, е възможно оценкасредната транслационна скорост на атомите, присъстващи в атмосферен газ. Като се вземе предвид температура от 25 ° C и се вземат атоми от кислород (M = 16 g / mol), открихме средна скорост от 680 m / s или 1525 km / h - това е скоростта, с която атмосферните газови частици ни удрят през цялото време.
В случай на двуатомен газ, фактор ½k се добавя към израза, използван за едноатомни газовеБ.T, поради увеличаването на една степен на свобода, което води до следния израз:
Според първи закон на термодинамика, а енергиятермична на една система може да се преобразува в други форми на енергия, като например топлина и работа. Топлината, например, се отнася до прехвърляневенергиятоплинна,изключително поради температурната разлика между система и нейното обкръжение; работата от своя страна се отнася до прилагането на сили върху системата или от системата.
В този смисъл работата може да се използва за придвижване на бутало, както в паровозите, така и в Двигатели с вътрешно горене, които захранват практически всички настоящи моторни превозни средства. По-долу довеждаме първия закон на термодинамиката, забележете:
Според първия закон на термодинамиката варирането на вътрешната енергия е разликата между работата и топлината.
Има и други начини за изчисляване на модула на топлинна енергия на тялото, в случай на газовеидеали, в която потенциалната енергия между частиците се счита за нула, за това изразяваме вътрешната енергия по отношение на броя на бенки (n), а също и от универсална константа на перфектни газове (R), проверете:
n - брой молове (mol)
R - универсална константа на перфектни газове (R = 0,082 атм. L / mol. K или 8,31 J / mol. К)
Все още е в обхвата на перфектните газове, комбинирайки уравнение на клапейрон (PV = nRT), при изложена енергийна дефиниция е възможно да се получи нов израз, забележка:
P - налягане (Pa)
V - обем (m³)
Вижте също:Топъл въздух се издига и студен въздух пада, но защо?
Предимства и недостатъци на топлинната енергия
Всеки ден използваме голям брой източницивенергиятермична за производство на енергия. О Човешкото тялонапример консумира много хранителни вещества за генериране на топлинна енергия, необходима за функционирането на нашите жизненоважни процеси. голяма част от електричество произведени в света това зависи от способността ни да трансформираме топлинната енергия в електричество.
Вижте средствата, които използват топлинна енергия за производство на електричество и основните му предимства и недостатъци:
вид растение |
Ползи |
Недостатъци |
термоядрено растение |
Ниски емисии на замърсяващи газове и висока ефективност |
Производство на радиоактивни отпадъци и излагане на радиация |
ТЕЦ на въглища |
Голямо производство на енергия и ниска цена |
Емисии на замърсяващи и парникови газове |
Термоелектрическа централа, задвижвана от природен газ |
По-малко замърсяване от изгарянето на въглища |
Цената му варира много, тъй като природният газ е петролен дериват |
Термоелектрическа централа с биомаса |
Ниски разходи за монтаж и ниски емисии на парникови газове |
Обезлесяване и големи монокултурни насаждения |
геотермална централа |
Не получава |
Високи разходи за монтаж и поддръжка |
Вижте също: Научете хидростатиката веднъж завинаги!
Упражнения по топлинна енергия
Въпрос 1) Два мола идеален двуатомен газ се срещат при температура от 127 ° C. Топлинната енергия на този газ е приблизително:
Данни: R = 8.31 J / mol. К
а) 1.5.106 J
б) 1.7.104 J
в) 8.5.103 J
г) 5.3.104 J
д) 8.5.104 J
Шаблон: Буква Б
Резолюция:
Нека изчислим енергията на газа, използвайки следния израз, тъй като газът е двуатомен, обаче, преди да направите това, е необходимо да преобразувате температурата от градуса по Целзий в келвин, обърнете внимание на изчисление:
Според изчисленията този двуатомен газ има енергия от 16 620 J, т.е. приблизително 1,7.104 J, ако е изразено в научна нотация и се използват правилата за закръгляване.
Въпрос 2) Три мола идеален едноатомен газ получават количество топлина, равно на 5,102 кал и изпълнява работа от 2.102 вар по време на процеса. Определете температурната промяна, изпитвана от този газ, в градуси по Целзий.
Данни: R = 0,082 атм. L / mol. К
а) 214 ° С
б) 813 ° С
в) 1620 ° С
г) 740 ° С
д) 370 ° С
Шаблон: Буква Б
Резолюция:
За да се реши това упражнение, е необходимо да комбинираме две различни формули, първият закон на термодинамика, която определя варирането на енергията, и формулата на топлинната енергия на идеалния едноатомен газ, гледам:
След като сме заместили данните във формулите, намираме вариация от 813 ° C, така че правилната алтернатива е буквата В.
От мен Рафаел Хелерброк
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm
