Термичната енергия или вътрешната енергия се определя като сбор от кинетичната и потенциалната енергия, свързани с микроскопичните елементи, които изграждат материята.
Атомите и молекулите, които изграждат тела, имат произволни движения на транслация, въртене и вибрация. Това движение се нарича термично разбъркване.
Промяната на топлинната енергия в системата се случва чрез работа или топлина.
Например, когато използваме ръчна помпа за надуване на велосипедна гума, забелязваме, че помпата се загрява. В този случай увеличаването на топлинната енергия се получава чрез механичен трансфер на енергия (труд).
Топлообменът обикновено води до увеличаване на възбудата на молекулите и атомите в тялото. Това води до увеличаване на топлинната енергия и съответно до повишаване на нейната температура.
Когато две тела с различни температури са в контакт, между тях възниква енергиен трансфер. След определен период от време и двамата ще имат една и съща температура, тоест ще достигнат термичен баланс.
Топлинна енергия, топлина и температура
Въпреки че понятията за температура, топлина и топлинна енергия се бъркат в ежедневието, физически те не представляват едно и също нещо.
Топлината е енергия в транзит, така че няма смисъл да се казва, че тялото има топлина. Всъщност тялото има вътрешна или топлинна енергия.
Температурата количествено определя понятията за топло и студено. Освен това, свойството е, което управлява преноса на топлина между две тела.
Предаването на енергия под формата на топлина се случва само поради разликата в температурата между две тела. Това се случва спонтанно от тялото с най-висока до най-ниска температура.
Има три начина разпространение на топлината: проводимост, конвекция и облъчване.
В шофиране, топлинната енергия се предава чрез молекулярно разбъркване. В конвекция енергията се разпространява чрез движението на нагрятата течност, тъй като плътността варира в зависимост от температурата.
вече в термично облъчване, предаването става чрез електромагнитни вълни.
За да научите повече, прочетете също Топлина и температура
Формула
Вътрешната енергия на идеален газ, образуван само от един вид атом, може да бъде изчислена по следната формула:
Бидейки,
U: вътрешна енергия. Единицата в международната система е джаулът (J)
n: мол брой газ
R: идеална газова константа
T: температура в келвин (K)
Пример
Каква е вътрешната енергия на 2 мола перфектен газ, който в даден момент има температура 27 ° C?
Помислете за R = 8,31 J / mol. К.
Първо трябва да сменим температурата на келвин, така че ще имаме:
T = 27 + 273 = 300 K
Тогава просто го заменете във формулата
Използване на топлинна енергия
От самото начало използваме топлинна енергия от Слънцето. В допълнение, човек винаги се е стремил да създаде устройства, способни да преобразуват и умножават тези ресурси в полезна енергия, главно в производството на електричество и транспорт.
Трансформацията на топлинната енергия в електрическа енергия, която да се използва в голям мащаб, се извършва в термоелектрически и термоядрени централи.
В тези инсталации се използва малко гориво за нагряване на водата в котел. Произведената пара движи турбините, свързани към генератора на електрическа енергия.
В термоядрени растения, нагряването на водата става чрез топлинна енергия, отделена от реакцията на ядрено делене на радиоактивни елементи.
вече термоелектрически централи, използвайте изгарянето на възобновяеми и невъзобновяеми суровини за същата цел.
Предимства и недостатъци
Термоелектрическите централи като цяло имат предимството, че могат да бъдат инсталирани в близост до центровете за потребление, което намалява разходите с инсталирането на разпределителни мрежи. Освен това те не зависят от природните фактори, за да действат, какъвто е случаят с растенията водноелектрически централи и вятър.
Те обаче са и вторият по големина производител на газообразни газове. парников ефект. Основните му въздействия са емисиите на замърсяващи газове, които намаляват качеството на въздуха и затоплянето на речните води.
Растенията от този тип имат разлики в зависимост от вида на използваното гориво. В таблицата по-долу показваме предимствата и недостатъците на основните горива, които се използват в момента.
вид растение |
Ползи |
Недостатъци |
|---|---|---|
Термоелектрична до Въглища |
• Висока производителност • Ниски разходи за гориво и строителство |
• Той е този, който отделя най-много парникови газове • Изпусканите газове причиняват киселинен дъжд
• Замърсяването причинява дихателни проблеми |
Термоелектрична до природен газ |
• По-малко локално замърсяване в сравнение с въглищата • Ниска цена на строителството |
• Високи емисии на парникови газове • Много големи вариации в разходите за гориво (свързани с цената на петрола) |
Термоелектрична до биомаса |
• Ниски разходи за гориво и строителство • Ниски емисии на парникови газове |
• Възможност за обезлесяване за отглеждане на растения, които ще дадат началото на биомаса. • Оспорване на земното пространство с производството на храни |
Термоядрена |
• На практика няма емисии на парникови газове • Висока производителност |
• Висока цена • Производство на радиоактивен боклук
• Последствията от инциденти са много сериозни |
Вижте също:
- Енергиен източник
- Упражнения за енергийни източници (с шаблон).
