Soojusenergia: määratlus ja harjutused

Energiasoojus on lai termin, mida kasutatakse erinevate termodünaamiliste suuruste, näiteks siseenergia või summa kuumus süsteemide vahel vahetada palju erinevaidtemperatuurid. Selles artiklis käsitleme soojusenergiat kui selle sünonüümi energiasisemine, mida võib mõista kui summa summat energiadkineetika ja potentsiaal Alates aatomid ja molekulid, mis moodustavad termodünaamilise süsteemi.

Vaataka:Enne jätkamist vaadake hämmastavat kokkuvõtet termoloogiast

Soojusenergia

Energiasoojus on tulemus summa annab energiakineetika ja potentsiaal kõigist keha moodustavatest osakestest. soojusenergia See sõltubotse annab temperatuurabsoluutne kehas, mõõdetuna kelviinides (K), ja sõltub ka keha kogusest kraadiaastalvabadus süsteemi suunas, see tähendab: suundade arv, milles molekulid saavad liikuda, vibreerida, võnkuda või isegi pöörelda.

Termoelektrijaamad muudavad soojusenergia elektrienergiaks.

O teoreemannabekvipartitsioon energia osutab, et: süsteemi igal vabadusastmel saab selle sisemise energia arvutada avaldise ½ k täisarvu

_BT, kus Kb on pidevaastalBoltzmann ja T on temperatuur mõõdetud kelvinites. Ideaalse monoatomilise gaasi soojusenergia arvutamiseks kasutatud valem on näidatud allpool, kontrollige seda:

K_B - Boltzmanni konstant (K_B = 1,38.10^-23 m².kg / s². K)

Kuna ideaalsete gaaside soojusenergia on väljendatud ülaltoodud valemiga ja tähistab energiakineetikakeskmine võime kirjutada järgmise võrdsuse:

Ideaalse monoatomilise gaasi osakeste kiiruse jaotus.

Vaataka:Lõppude lõpuks, mis värvi on vesi?

Kasutades ülaltoodud valemit, on see võimalik hinnangkeskmine tõlkekiirus - atmosfäärigaas. Võttes arvesse temperatuuri 25 ° C ja võttes aatomeid hapnik (M = 16 g / mol), leidsime keskmiseks kiiruseks 680 m / s või 1525 km / h - see on kiirus, millega atmosfääri gaasiosakesed meid kogu aeg tabasid.

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

Diatoomilise gaasi korral lisatakse monoatomiliste gaaside puhul kasutatavale väljendile tegur ½k_BT, ühe vabadusastme tõusu tõttu, mille tulemuseks on järgmine väljend:

Vastavalt esimene seadus termodünaamika, a energiasoojus süsteemi saab muundada muudeks energiavormideks, näiteks kuumus ja töö. Kuumus viitab näiteks üleandmineaastalenergiasoojus,eranditult temperatuuri erinevuse tõttu süsteemi ja selle ümbruse vahel; töö on omakorda seotud jõudude rakendamisega süsteemile või süsteemi poolt.

Selles mõttes saab teost kasutada kolvi liigutamiseks, nagu auruveduritel ja ka sees sisepõlemismootorid, mis toidab praktiliselt kõiki praeguseid mootorsõidukeid. Allpool toome esimese termodünaamikaseaduse, pange tähele:

Termodünaamika 1. seaduse kohaselt on siseenergia variatsioon töö ja soojuse erinevus.

Keha soojusenergia mooduli arvutamiseks on ka teisi viise gaasidideaalid, milles osakeste vahelist potentsiaalset energiat peetakse nulliks, selleks väljendame siseenergiat nende arvu järgi mutid n) ja ka ideaalsete gaaside universaalne konstant (R), kontrollige:

n - moolide arv (mol)

R - ideaalsete gaaside universaalne konstant (R = 0,082 atm. L / mol. K või 8,31 J / mol. K)

Ikka täiuslike gaaside piires, kombineerides clapeyroni võrrand (PV = nRT), kui energia määratlus on avatud, on võimalik saada uus väljend, märkus:

P - rõhk (Pa)

V - maht (m³)

Vaadake ka:Soe õhk tõuseb ja külm õhk langeb, aga miks?

Soojusenergia eelised ja puudused

Iga päev kasutame suurt hulka allikatestaastalenergiasoojus energia tootmiseks. O Inimkehanäiteks tarbib palju toitained meie elutähtsate protsesside toimimiseks vajaliku soojusenergia genereerimiseks. suur osa elekter maailmas toodetud see sõltub meie võimest muuta soojusenergia elektriks.

Tutvuge soojusenergiat elektri tootmiseks kasutavate vahenditega ning selle peamiste eeliste ja puudustega:

taime tüüp	Kasu	Puudused
termotuumajaam	Madal saasteainete heide ja kõrge efektiivsus	Radioaktiivsete jäätmete tekitamine ja kokkupuude kiirgusega
Söel töötav termoelektrijaam	Suur energiatootmine ja madal hind	Saastavate ja kasvuhoonegaaside heide
Maagaasil töötav termoelektrijaam	Vähem reostust kui söe põletamine	Selle maksumus on väga erinev, kuna maagaas on nafta derivaat
Biomassil töötav termoelektrijaam	Madal paigalduskulu ja madal kasvuhoonegaaside heide	Metsade hävitamine ja suured ühekultuurilised istandused
geotermiline taim	Ei poluteeri	Kõrge paigaldus- ja hoolduskulu

Vaadake ka: Õppige hüdrostaatikat üks kord ja kõik!

Soojusenergia harjutused

Küsimus 1) Kaks mooli ideaalset diatoomilist gaasi kohtuvad temperatuuril 127 ° C. Selle gaasi soojusenergia on ligikaudu:

Andmed: 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

Tagasiside: Täht B

Resolutsioon:

Arvutame gaasi energia järgmise avaldise abil, kuna gaas on siiski diatoomiline enne seda on vaja temperatuur teisendada Celsiuse kraadist kelviniks, märkige arvutus:

Arvutuste kohaselt on selle diatoomilise gaasi energia 16 620 J, see tähendab ligikaudu 1,7.10⁴ J, kui see on väljendatud teaduslikult ja kasutades ümardamisreegleid.

2. küsimus) Kolm mooli ideaalset monoatomilist gaasi saavad soojuskoguse, mis võrdub 5,10-ga² cal ja täidab tööd 2.10² protsessi käigus lubi. Määrake selle gaasi temperatuurimuutus Celsiuse kraadides.

Andmed: R = 0,082 atm. L / mol. K

a) 214 ° C

b) 813 ° C

c) 1620 ° C

d) 740 ° C

e) 370 ° C

Tagasiside: Täht B

Resolutsioon:

Selle harjutuse lahendamiseks on vaja kombineerida kaks erinevat valemit, esimene seadus termodünaamika, mis määrab energia variatsiooni, ja ideaalse monoatoomse gaasi soojusenergia valem, vaatama:

Kui oleme valemites olevad andmed asendanud, leiame variatsiooni 813 ° C, seega on õige alternatiiv täht B.

Minu poolt. Rafael Helerbrock