EnergieThermal- ist ein weit gefasster Begriff, der verwendet wird, um verschiedene thermodynamische Größen auszudrücken, wie z innere Energie oder eine Menge von Hitze zwischen Systemen von. ausgetauscht viele verschiedeneTemperaturen. In diesem Artikel behandeln wir thermische Energie als Synonym für Energieintern, die als Summe der EnergienKinetik und Potenzial Von Atome und Moleküle, die ein thermodynamisches System bilden.
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Wärmeenergie
EnergieThermal- ist das Ergebnis von Summe gibt EnergieKinetik und Potenzial aller Bestandteile eines Körpers. Wärmeenergie Es hängt davon ab, obdirekt gibt Temperaturabsolut des Körpers, gemessen in Kelvin (K), und hängt auch von der Menge an GradimFreiheit des Systems, also die Anzahl der Richtungen, in die sich Moleküle bewegen, schwingen, schwingen oder gar rotieren können.
Ö SatzgibtGleichverteilung der Energie besagt, dass: bei jedem Freiheitsgrad eines Systems seine innere Energie aus einem ganzzahligen Vielfachen des Ausdrucks ½ k. berechnet werden kannBT, wobei Kb der. ist KonstanteimBoltzmann und T ist der Temperatur gemessen in Kelvin. Die Formel zur Berechnung der thermischen Energie eines idealen monoatomaren Gases ist unten gezeigt.
KB – Boltzmann-Konstante (KB = 1,38.10-23 m².kg/s². K)
Da die thermische Energie idealer Gase durch die obige Formel ausgedrückt wird und die EnergieKinetikdurchschnittlich des Systems können wir die folgende Gleichheit schreiben:
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Mit der obigen Formel ist es möglich schätzendie durchschnittliche Translationsgeschwindigkeit der Atome im atmosphärisches Gas. Unter Berücksichtigung einer Temperatur von 25 °C und unter Berücksichtigung von Atomen von Sauerstoff (M = 16 g/mol) fanden wir eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 680 m/s oder 1525 km/h – das ist die Geschwindigkeit, mit der uns atmosphärische Gasteilchen ständig treffen.
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Bei zweiatomigen Gasen wird der für einatomige Gase verwendete Ausdruck um den Faktor ½k erweitert expressionBT, aufgrund der Erhöhung um einen Freiheitsgrad, was zu folgendem Ausdruck führt:
Laut der erstes Gesetz von Thermodynamik, ein EnergieThermal- eines Systems kann in andere Energieformen umgewandelt werden, wie z Hitze und Arbeit. Die Hitze bezieht sich zum Beispiel auf die TransferimEnergieThermal,ausschließlich aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen einem System und seiner Umgebung; Arbeit wiederum betrifft das Aufbringen von Kräften auf das System oder durch das System.
In diesem Sinne kann das Werk zum Bewegen eines Kolbens verwendet werden, wie bei Dampflokomotiven, aber auch in Verbrennungsmotoren, die praktisch alle gängigen Kraftfahrzeuge antreiben. Unten bringen wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, beachten Sie:
Nach dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik ist die Variation der inneren Energie die Differenz zwischen Arbeit und Wärme.
Es gibt andere Möglichkeiten, den thermischen Energiemodul eines Körpers zu berechnen, im Fall von GaseIdeale, in der die potentielle Energie zwischen Teilchen als null angesehen wird, dafür drücken wir die innere Energie durch die Zahl der Maulwürfe (n) und auch von der universelle Konstante perfekter Gase (R), überprüfen Sie:
n - Molzahl (mol)
R – universelle Konstante perfekter Gase (R = 0,082 atm. L/Mol. K oder 8,31 J/mol. K)
Noch im Rahmen perfekter Gase, die Kombination der Clapeyron-Gleichung (PV = nRT), wenn die Energiedefinition offengelegt ist, ist es möglich, einen neuen Ausdruck zu erhalten, beachten Sie:
P – Druck (Pa)
V – Volumen (m³)
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Vor- und Nachteile von thermischer Energie
Jeden Tag nutzen wir eine Vielzahl von QuellenimEnergieThermal- Energie zu produzieren. Ö Menschlicher Körper, zum Beispiel, verbraucht viel Nährstoffe um die für das Funktionieren unserer lebenswichtigen Prozesse notwendige thermische Energie zu erzeugen. viel von der Elektrizität produziert in der Welt es hängt von unserer Fähigkeit ab, thermische Energie in Elektrizität umzuwandeln.
Informieren Sie sich über die Mittel zur Nutzung von Wärmeenergie zur Stromerzeugung und ihre wichtigsten Vor- und Nachteile:
Pflanzenart |
Leistungen |
Nachteile |
thermonukleare Anlage |
Geringe Emission von Schadstoffen und hohe Effizienz |
Entstehung radioaktiver Abfälle und Strahlenbelastung |
Kohlebefeuertes thermoelektrisches Kraftwerk |
Große Energieproduktion und niedrige Kosten |
Emission von Schadstoffen und Treibhausgasen |
Thermoelektrisches Kraftwerk mit Erdgas betrieben |
Weniger Umweltverschmutzung als Kohleverbrennung |
Die Kosten variieren stark, da Erdgas ein Erdölderivat ist |
Biomassebetriebenes thermoelektrisches Kraftwerk |
Niedrige Installationskosten und geringe Treibhausgasemissionen |
Abholzung und große Monokulturplantagen |
Geothermieanlage |
Verschmutzt nicht |
Hohe Installations- und Wartungskosten |
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Übungen zur thermischen Energie
Frage 1) Zwei Mol eines idealen zweiatomigen Gases treffen bei einer Temperatur von 127 °C aufeinander. Die thermische Energie dieses Gases beträgt ungefähr:
Daten: 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
Vorlage: Buchstabe b
Auflösung:
Berechnen wir die Energie des Gases mit dem folgenden Ausdruck, da das Gas jedoch zweiatomig ist: Vorher muss die Temperatur von Grad Celsius in Kelvin umgerechnet werden Berechnung:
Berechnungen zufolge hat dieses zweiatomige Gas eine Energie von 16.620 J, also etwa 1,7.104 J, wenn in wissenschaftlicher Schreibweise und unter Verwendung der Rundungsregeln ausgedrückt.
Frage 2) Drei Mol eines idealen monoatomaren Gases erhalten eine Wärmemenge von 5,102 cal und führt einen Job von 2,10. aus2 Kalk während des Prozesses. Bestimmen Sie die Temperaturänderung, die dieses Gas in Grad Celsius erfährt.
Daten: R = 0,082 atm. L/Mol. K
a) 214°C
b) 813°C
c) 1620 °C
d) 740°C
e) 370 °C
Vorlage: Buchstabe b
Auflösung:
Um diese Aufgabe zu lösen, müssen wir zwei verschiedene Formeln kombinieren, den ersten Hauptsatz von law Thermodynamik, die die Energievariation bestimmt, und die Formel der thermischen Energie des idealen monoatomaren Gases, Uhr:
Nachdem wir die Daten in den Formeln ersetzt haben, finden wir eine Abweichung von 813 °C, die richtige Alternative ist also der Buchstabe B.
Von mir. Rafael Helerbrock
