Energietepelný je široký pojem, který se používá k vyjádření různých termodynamických veličin, jako např vnitřní energie nebo částku teplo vyměňovány mezi systémy mnoho různýchteploty. V tomto článku se budeme zabývat tepelnou energií jako synonymem pro energievnitřní, kterou lze chápat jako součet energiekinetika a potenciál Z atomy a molekuly, které tvoří termodynamický systém.
Dívej setaky:Než budete pokračovat, podívejte se na úžasné shrnutí termologie
Termální energie
Energietepelný je výsledkem součet dává energiekinetika a potenciál všech základních částic v těle. Termální energie Záležípřímo dává teplotaabsolutní těla, měřeno v kelvinech (K), a také závisí na množství stupňůvsvoboda systému, to znamená: počet směrů, ve kterých se molekuly mohou pohybovat, vibrovat, oscilovat nebo dokonce rotovat.
Ó teorémdávávybavit oddíl energie uvádí, že: na každém stupni volnosti systému lze jeho vnitřní energii vypočítat z celočíselného násobku výrazu ½ k BT, kde Kb je konstantnívBoltzmann a T je teplota měřeno v kelvinech. Vzorec použitý k výpočtu tepelné energie ideálního monoatomového plynu je uveden níže, zkontrolujte to:
K.B - Boltzmannova konstanta (K.B = 1,38.10-23 m².kg / s². K)
Protože tepelná energie ideálních plynů je vyjádřena výše uvedeným vzorcem a představuje energiekinetikaprůměrný systému můžeme napsat následující rovnost:
Dívej setaky:Koneckonců, jakou barvu má voda?
Pomocí výše uvedeného vzorce je to možné odhadprůměrná rychlost překladu atomů přítomných v atmosférický plyn. Vezmeme-li v úvahu teplotu 25 ° C a vezmeme-li atomy kyslík (M = 16 g / mol), jsme zjistili průměrnou rychlost 680 m / s nebo 1525 km / h - to je rychlost, jakou na nás neustále zasáhly částice atmosférického plynu.
V případě křemeliny se k výrazu použitému pro jednoatomové plyny přidá faktor ½kBT, kvůli zvýšení jednoho stupně volnosti, což má za následek následující výraz:
Podle první zákon z termodynamika, a energietepelný systému lze převést na jiné formy energie, jako např teplo a práce. Například teplo odkazuje na převodvenergietepelný,výhradně kvůli teplotnímu rozdílu mezi systémem a jeho okolím; práce se zase týká působení sil na systém nebo systémem.
V tomto smyslu lze práci použít k pohybu pístu, jako u parních lokomotiv, a také v vnitřní spalovací motory, které pohánějí prakticky všechna současná motorová vozidla. Níže přinášíme první zákon termodynamiky, poznámka:
Podle 1. zákona termodynamiky je variace vnitřní energie rozdílem mezi prací a teplem.
Existují i jiné způsoby, jak vypočítat modul tepelné energie tělesa, v případě plynyideály, ve kterém je potenciální energie mezi částicemi považována za nulovou, vyjádříme vnitřní energii z hlediska počtu krtci (n) a také z univerzální konstanta dokonalých plynů (R), zkontrolujte:
n - počet molů (mol)
R - univerzální konstanta dokonalých plynů (R = 0,082 atm. L / mol. K nebo 8,31 J / mol. K)
Stále v rozsahu dokonalých plynů, kombinujících clapeyronova rovnice (PV = nRT), s odhalenou definicí energie, je možné získat nový výraz, poznámka:
P - tlak (Pa)
PROTI - objem (m³)
Podívejte se také:Teplý vzduch stoupá a studený klesá, ale proč?
Výhody a nevýhody tepelné energie
Každý den využíváme velké množství Zdrojevenergietepelný vyrábět energii. Ó Lidské tělonapříklad hodně spotřebovává živiny generovat tepelnou energii potřebnou pro fungování našich životně důležitých procesů. hodně z elektřina vyrobené ve světě záleží na naší schopnosti přeměnit tepelnou energii na elektřinu.
Podívejte se na prostředky, které využívají tepelnou energii k výrobě elektřiny, a její hlavní výhody a nevýhody:
druh rostliny |
Výhody |
Nevýhody |
termonukleární elektrárna |
Nízké emise znečišťujících plynů a vysoká účinnost |
Produkce radioaktivního odpadu a ozáření |
Uhelná termoelektrická elektrárna |
Velká výroba energie a nízké náklady |
Emise znečišťujících a skleníkových plynů |
Termoelektrická elektrárna na zemní plyn |
Méně znečištění než spalování uhlí |
Jeho cena se velmi liší, protože zemní plyn je ropný derivát |
Termoelektrická elektrárna na biomasu |
Nízké instalační náklady a nízké emise skleníkových plynů |
Odlesňování a velké monokulturní plantáže |
geotermální rostlina |
Neznečišťuje |
Vysoké náklady na instalaci a údržbu |
Podívejte se také: Naučte se hydrostatiku jednou provždy!
Cvičení na tepelnou energii
Otázka 1) Při teplotě 127 ° C se setkávají dva moly ideálního křemeliny. Tepelná energie tohoto plynu je přibližně:
Data: R = 8,31 J / mol. K.
a) 1.5.106 J
b) 1.7.104 J
c) 8.5.103 J
d) 5.3.104 J
e) 8.5.104 J
Šablona: Písmeno B
Řešení:
Vypočítáme energii plynu pomocí následujícího výrazu, protože plyn je diatomický, nicméně předtím, než to uděláte, je nutné převést teplotu ze stupňů Celsia na Kelvin, všimněte si výpočet:
Podle výpočtů má tento křemelinový plyn energii 16 620 J, tj. Přibližně 1,7.104 J, pokud je to vyjádřeno vědeckou notací a pomocí pravidel zaokrouhlování.
Otázka 2) Tři moly ideálního monoatomového plynu přijímají množství tepla rovné 5,102 cal a vykonává práci 2.102 vápno během procesu. Určete teplotní změny, které tento plyn zažívá, ve stupních Celsia.
Data: R = 0,082 atm. L / mol. K.
a) 214 ° C
b) 813 ° C
c) 1620 ° C
d) 740 ° C
e) 370 ° C
Šablona: Písmeno B
Řešení:
K vyřešení tohoto cvičení je nutné, abychom spojili dva odlišné vzorce, první zákon z termodynamika, která určuje kolísání energie, a vzorec tepelné energie ideálního monoatomového plynu, hodinky:
Poté, co jsme nahradili data ve vzorcích, najdeme variaci 813 ° C, takže správnou alternativou je písmeno B.
Podle mě. Rafael Helerbrock
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm
