Tepelná energie nebo vnitřní energie je definována jako součet kinetické a potenciální energie spojené s mikroskopickými prvky, které tvoří hmotu.
Atomy a molekuly, které tvoří těla, mají náhodné pohyby translace, rotace a vibrace. Tento pohyb se nazývá tepelné míchání.
Kolísání tepelné energie v systému nastává prací nebo teplem.
Když například používáme ruční pumpu k nafouknutí pneumatiky na kole, všimneme si, že se pumpa zahřívá. V tomto případě došlo ke zvýšení tepelné energie přenosem mechanické energie (práce).
Přenos tepla obvykle způsobuje zvýšení míchání molekul a atomů v těle. To produkuje zvýšení tepelné energie a následně zvýšení její teploty.
Když dojde ke kontaktu dvou těles s různými teplotami, dochází mezi nimi k přenosu energie. Po určité době budou mít obě stejnou teplotu, tj. Dosáhnou teploty tepelná bilance.
Tepelná energie, teplo a teplota
Ačkoli jsou pojmy teplota, teplo a tepelná energie v každodenním životě zaměňovány, fyzicky nepředstavují totéž.
Teplo je energie přenášená, takže nemá smysl říkat, že tělo má teplo. Ve skutečnosti má tělo vnitřní nebo tepelnou energii.
Teplota kvantifikuje představy o teple a chladu. Kromě toho je to vlastnost, která řídí přenos tepla mezi dvěma tělesy.
K přenosu energie ve formě tepla dochází pouze v důsledku rozdílu teplot mezi dvěma tělesy. Vyskytuje se spontánně z těla s nejvyšší teplotou na nejnižší teplotu.
Existují tři způsoby šíření tepla: vedení, proudění a ozařování.
Na řízení, tepelná energie se přenáší molekulárním mícháním. Na proudění energie se šíří pohybem ohřáté tekutiny, protože hustota se mění s teplotou.
již v tepelné záření, přenos probíhá elektromagnetickými vlnami.
Chcete-li se dozvědět více, přečtěte si také Teplo a teplota
Vzorec
Vnitřní energii ideálního plynu, kterou tvoří pouze jeden typ atomu, lze vypočítat podle následujícího vzorce:
Bytost,
U: vnitřní energie. Jednotkou v mezinárodním systému je joule (J)
n: molární číslo plynu
R: konstanta ideálního plynu
T: teplota v kelvinech (K)
Příklad
Jaká je vnitřní energie 2 molů dokonalého plynu, který má v daném čase teplotu 27 ° C?
Uvažujme R = 8,31 J / mol. K.
Nejprve musíme změnit teplotu na kelvin, takže budeme mít:
T = 27 + 273 = 300 K.
Pak jej stačí nahradit ve vzorci
Využití tepelné energie
Od začátku používáme tepelnou energii ze Slunce. Kromě toho se člověk vždy snažil vytvořit zařízení schopná přeměnit a znásobit tyto zdroje na užitečnou energii, zejména při výrobě elektřina a doprava.
Transformace tepelné energie na energii elektrickou, která má být použita ve velkém měřítku, se provádí v termoelektrických a termonukleárních zařízeních.
V těchto zařízeních se určité množství paliva používá k ohřevu vody v kotli. Produkovaná pára pohybuje turbínami připojenými k generátoru elektrické energie.
V termonukleární elektrárny, ohřev vody se provádí tepelnou energií uvolněnou z reakce štěpení jaderných radioaktivních prvků.
již termoelektrické elektrárny, využívat spalování obnovitelných a neobnovitelných surovin pro stejný účel.
Výhody a nevýhody
Termoelektrické elektrárny mají obecně tu výhodu, že je lze instalovat v blízkosti středisek spotřeby, což snižuje náklady na instalaci distribučních sítí. Kromě toho nezávisí na fungování přírodních faktorů, jako je tomu u rostlin vodní elektrárny a vítr.
Jsou však také druhým největším producentem plynu. skleníkový efekt. Jeho hlavními dopady jsou emise znečišťujících plynů, které snižují kvalitu ovzduší a oteplování říčních vod.
Rostliny tohoto typu představují rozdíly v závislosti na typu použitého paliva. V následující tabulce uvádíme výhody a nevýhody hlavních paliv, která se aktuálně používají.
druh rostliny |
Výhody |
Nevýhody |
|---|---|---|
Termoelektrický do Uhlí |
• Vysoká produktivita • Nízké náklady na palivo a konstrukci |
• Je to ten, který emituje nejvíce skleníkových plynů • Příčinou jsou emitované plyny kyselý déšť
• Znečištění způsobuje dýchací potíže |
Termoelektrický do zemní plyn |
• Méně lokálního znečištění ve srovnání s uhlím • Nízké stavební náklady |
• Vysoké emise skleníkových plynů • Velmi velké rozdíly v nákladech na palivo (spojené s cenou ropy) |
Termoelektrický do biomasa |
• Nízké náklady na palivo a konstrukci • Nízké emise skleníkových plynů |
• Možnost odlesňování pro pěstování rostlin, které způsobí vznik biomasy. • Sporte pozemní prostor s výrobou potravin |
Termonukleární |
• Neexistují prakticky žádné emise skleníkových plynů • Vysoká produktivita |
• Vysoká cena • Produkce radioaktivní odpad
• Následky nehod jsou velmi vážné |
Podívejte se také:
- Zdroje energie
- Cvičení se zdroji energie (se šablonou).
