Termisk energi eller intern energi defineres som summen af den kinetiske og potentielle energi forbundet med de mikroskopiske elementer, der udgør stof.
Atomer og molekyler, der udgør kroppe, har tilfældige bevægelser af translation, rotation og vibration. Denne bevægelse kaldes termisk omrøring.
Variationen af termisk energi i et system sker gennem arbejde eller varme.
For eksempel når vi bruger en håndpumpe til at pumpe et cykeldæk op, bemærker vi, at pumpen bliver opvarmet. I dette tilfælde opstod stigningen i termisk energi ved mekanisk energioverførsel (arbejdskraft).
Varmeoverførsel forårsager normalt en stigning i omrøring af molekyler og atomer i en krop. Dette producerer en stigning i termisk energi og dermed en stigning i dens temperatur.
Når to kroppe med forskellige temperaturer bringes i kontakt, sker der energioverførsel mellem dem. Efter en bestemt periode vil begge have den samme temperatur, det vil sige, at de når termisk balance.
Termisk energi, varme og temperatur
Selvom begreberne temperatur, varme og termisk energi forveksles i hverdagen, repræsenterer de fysisk ikke den samme ting.
Varme er energi i transit, så det giver ingen mening at sige, at en krop har varme. Faktisk har kroppen indre eller termisk energi.
Temperatur kvantificerer forestillingerne om varmt og koldt. Desuden er det ejendommen, der styrer overførslen af varme mellem to kroppe.
Overførsel af energi i form af varme sker kun på grund af temperaturforskellen mellem to kroppe. Det forekommer spontant fra kroppen med den højeste temperatur til den laveste temperatur.
Der er tre måder at varmespredning: ledning, konvektion og bestråling.
På kørsel, overføres termisk energi gennem molekylær agitation. På konvektion energi formeres gennem bevægelsen af den opvarmede væske, da densiteten varierer med temperaturen.
allerede i termisk bestråling, transmissionen finder sted gennem elektromagnetiske bølger.
For at lære mere, læs også Varme og temperatur
Formel
Den indre energi af en ideel gas, der kun er dannet af en type atom, kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
At være,
U: intern energi. Enheden i det internationale system er joule (J)
n: mol antal gas
R: ideel gaskonstant
T: temperatur i kelvin (K)
Eksempel
Hvad er den indre energi af 2 mol af en perfekt gas, der på et givet tidspunkt har en temperatur på 27 ° C?
Overvej R = 8,31 J / mol. K.
Først skal vi ændre temperaturen til kelvin, så vi får:
T = 27 + 273 = 300 K
Så erstat det bare i formlen
Brug af termisk energi
Siden starten har vi brugt termisk energi fra solen. Derudover har mennesket altid forsøgt at skabe enheder, der er i stand til at konvertere og multiplicere disse ressourcer til nyttig energi, hovedsageligt til produktion af elektricitet og transport.
Transformationen af termisk energi til elektrisk energi, der skal bruges i stor skala, udføres i termoelektriske og termonukleære anlæg.
I disse anlæg bruges noget brændstof til at opvarme vandet i en kedel. Den producerede damp flytter turbinerne, der er forbundet til elgeneratoren.
I termonukleare anlæg, opvarmning af vand sker gennem termisk energi frigivet fra radioaktive grundstoffers kernefissionsreaktion.
allerede den termoelektriske anlæg, brug afbrænding af vedvarende og ikke-vedvarende råvarer til samme formål.
Fordele og ulemper
Termoelektriske kraftværker har generelt fordelen ved at kunne installeres tæt på forbrugscentre, hvilket reducerer omkostningerne ved installation af distributionsnet. Derudover afhænger de ikke af naturlige faktorer for at fungere, som det er tilfældet med planter vandkraftværker og vind.
De er dog også den næststørste producent af gas. drivhuseffekt. Dens vigtigste virkninger er emission af forurenende gasser, der reducerer luftkvaliteten og opvarmningen af flodvandene.
Anlæg af denne type udgør forskelle afhængigt af den anvendte brændstoftype. I nedenstående tabel viser vi fordele og ulemper ved de aktuelt anvendte hovedbrændstoffer.
type plante |
Fordele |
Ulemper |
|---|---|---|
Termoelektrisk til Kul |
• Høj produktivitet • Lave brændstof- og konstruktionsomkostninger |
• Det er den, der udsender flest drivhusgasser • De udsendte gasser forårsager syreregn
• Forurening forårsager luftvejsproblemer |
Termoelektrisk til naturgas |
• Mindre lokal forurening sammenlignet med kul • Lave byggeomkostninger |
• Høje drivhusgasemissioner • Meget stor variation i brændstofomkostninger (forbundet med olieprisen) |
Termoelektrisk til biomasse |
• Lave brændstof- og konstruktionsomkostninger • Lav drivhusgasemission |
• Mulighed for skovrydning til dyrkning af planter, der vil give anledning til biomasse. • Tvist landareal med fødevareproduktion |
Termonuklear |
• Der er praktisk talt ingen emission af drivhusgasser • Høj produktivitet |
• Høj omkostning • Produktion af radioaktivt affald
• Konsekvenserne af ulykker er meget alvorlige |
Se også:
- Energikilder
- Energikilder Øvelser (med skabelon).
