Energitermisk er et bredt udtryk, der bruges til at udtrykke forskellige termodynamiske størrelser, såsom intern energi eller et beløb på varme udveksles mellem systemer af mange forskelligetemperaturer. I denne artikel behandler vi termisk energi som et synonym for energiindre, som kan forstås som summen af energierkinetik og potentiel Fra atomer og molekyler, der udgør et termodynamisk system.
Seogså:Inden du fortsætter, skal du tjekke et fantastisk resume om termologi
Termisk energi
Energitermisk er resultatet af sum giver energikinetik og potentiel af alle kroppens bestanddele. termisk energi Det kommer an pådirekte giver temperaturabsolut af kroppen målt i kelvin (K) og afhænger også af mængden af graderifrihed af systemet, det vil sige: antallet af retninger, i hvilke molekyler kan bevæge sig, vibrere, svinge eller endda rotere.
O sætninggiverequipartition af energi siger, at: ved hver grad af frihed i et system kan dets indre energi beregnes ud fra et heltal multiple af udtrykket ½ k BT, hvor Kb er konstantiBoltzmann og T er temperatur målt i kelvin. Formlen, der bruges til at beregne den termiske energi af en ideel monoatomisk gas, er vist nedenfor, tjek den ud:
KB - Boltzmann konstant (KB = 1,38.10-23 m².kg / s². K)
Da den termiske energi af ideelle gasser udtrykkes ved ovenstående formel og repræsenterer energikinetikgennemsnit af systemet kan vi skrive følgende ligestilling:
Seogså:Når alt kommer til alt, hvilken farve har vandet?
Ved hjælp af formlen ovenfor er det muligt skønden gennemsnitlige translationelle hastighed af de atomer, der er til stede i atmosfærisk gas. Under hensyntagen til en temperatur på 25 ° C og atomer på ilt (M = 16 g / mol), fandt vi en gennemsnitshastighed på 680 m / s eller 1525 km / t - dette er den hastighed, hvormed atmosfæriske gaspartikler rammer os hele tiden.
I tilfælde af en diatomær gas tilføjes faktoren ½k til det udtryk, der anvendes til monoatomiske gasserBT på grund af stigningen i en grad af frihed, hvilket resulterer i følgende udtryk:
Ifølge første lov af termodynamik, a energitermisk af et system kan konverteres til andre former for energi, såsom varme og arbejde. Varmen henviser for eksempel til overførselienergitermisk,udelukkende på grund af temperaturforskel mellem et system og dets omgivelser arbejde drejer sig igen om anvendelse af kræfter på systemet eller af systemet.
I denne forstand kan arbejdet bruges til at flytte et stempel, som i dampdrevne lokomotiver, og også i forbrændingsmotorer, der driver næsten alle nuværende motorkøretøjer. Nedenfor bringer vi den første lov om termodynamik, bemærk:
Ifølge termodynamikens 1. lov er variationen af intern energi forskellen mellem arbejde og varme.
Der er andre måder at beregne et legems termiske energimodul i tilfælde af gasseridealer, hvor den potentielle energi mellem partikler betragtes som nul, for dette udtrykker vi den indre energi i form af antallet af mol (n) og også fra universel konstant af perfekte gasser (R), tjek:
n - antal mol (mol)
R - universel konstant af perfekte gasser (R = 0,082 atm. L / mol. K eller 8,31 J / mol. K)
Stadig inden for rammerne af perfekte gasser, der kombinerer clapeyron ligning (PV = nRT), med energidefinitionen eksponeret, er det muligt at få et nyt udtryk, bemærk:
P - tryk (Pa)
V - volumen (m³)
Se også:Varm luft stiger, og kold luft falder, men hvorfor?
Fordele og ulemper ved termisk energi
Hver dag bruger vi et stort antal kilderienergitermisk at producere energi. O Menneskelige legemeforbruger for eksempel meget næringsstoffer at generere den termiske energi, der er nødvendig for, at vores vitale processer fungerer. meget af elektricitet produceret i verden det afhænger af vores evne til at omdanne termisk energi til elektricitet.
Tjek de midler, der bruger termisk energi til at producere elektricitet og dens vigtigste fordele og ulemper:
type plante |
Fordele |
Ulemper |
termonukleart anlæg |
Lav emission af forurenende gasser og høj effektivitet |
Produktion af radioaktivt affald og strålingseksponering |
Kulfyret termoelektrisk kraftværk |
Stor energiproduktion og lave omkostninger |
Emission af forurenende og drivhusgasser |
Termoelektrisk kraftværk drevet af naturgas |
Mindre forurening end kulforbrænding |
Dens omkostninger varierer meget, da naturgas er et petroleumderivat |
Biomassedrevet termoelektrisk anlæg |
Lave installationsomkostninger og lave drivhusgasemissioner |
Skovrydning og store monokulturplantager |
geotermisk anlæg |
Forurener ikke |
Høje installations- og vedligeholdelsesomkostninger |
Se også: Lær hydrostatik en gang for alle!
Øvelser på termisk energi
Spørgsmål 1) To mol af en ideel diatomær gas mødes ved en temperatur på 127 ° C. Denne gass termiske energi er ca.
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
Feedback: Bogstav B
Løsning:
Lad os beregne energien af gassen ved hjælp af følgende udtryk, da gassen er diatomisk, dog inden du gør det, er det nødvendigt at konvertere temperaturen fra grader celsius til kelvin, bemærk beregning:
Ifølge beregninger har denne diatomiske gas en energi på 16.620 J, dvs. ca. 1,7.104 J, hvis det udtrykkes i videnskabelig notation og bruger afrundingsreglerne.
Spørgsmål 2) Tre mol af en ideel monoatomisk gas modtager en mængde varme svarende til 5,102 cal og udfører et job på 2.102 kalk under processen. Bestem temperaturvariationen for denne gas i grader Celsius.
Data: R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 214 ° C
b) 813 ° C
c) 1620 ° C
d) 740 ° C
e) 370 ° C
Feedback: Bogstav B
Løsning:
For at løse denne øvelse er det nødvendigt, at vi kombinerer to forskellige formler, den første lov om termodynamik, som bestemmer energivariationen og formlen for den varme monoatomiske gas, holde øje:
Når vi har udskiftet dataene i formlerne, finder vi en variation på 813 ° C, så det rigtige alternativ er bogstavet B.
Af mig Rafael Helerbrock
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm