Energialämpö on laaja termi, jota käytetään ilmaisemaan erilaisia termodynaamisia määriä, kuten sisäinen energia tai määrä lämpöä - vaihdetaan monta erilaistalämpötiloissa. Tässä artikkelissa käsittelemme lämpöenergiaa synonyyminä energiaasisäinen, joka voidaan ymmärtää summa energioitakinetiikka ja potentiaalia Alkaen atomeja ja molekyylit, jotka muodostavat termodynaamisen järjestelmän.
Katsomyös:Ennen kuin jatkat, tutustu upeaan yhteenvetoon termologiasta
Lämpöenergia
Energialämpö on seurausta summa antaa energiaakinetiikka ja potentiaalia kaikista kehon osista. lämpöenergia Se riippuusuoraan antaa lämpötilaehdoton kehon mitattuna kelvinissä (K), ja riippuu myös kehon määrästä astettasisäänvapaus systeemin eli suunnan lukumäärä, johon molekyylit voivat liikkua, värähtelemään, värähtelemään tai jopa pyörimään.
O lauseantaaekvivalentti energian mukaan: järjestelmän jokaisella vapausasteella sen sisäinen energia voidaan laskea lausekkeen ½ k kokonaislukukerralla BT, jossa Kb on vakiosisäänBoltzmann ja T on lämpötila mitattuna kelvineinä. Alla on kaava, jota käytetään ihanteellisen monoatomisen kaasun lämpöenergian laskemiseen, tarkista se:
KB - Boltzmann-vakio (KB = 1,38.10-23 m².kg / s². K)
Koska ihanteellisten kaasujen lämpöenergia ilmaistaan yllä olevalla kaavalla ja edustaa energiaakinetiikkakeskiverto voimme kirjoittaa seuraavan tasa-arvon:
Katsomyös:Loppujen lopuksi, mikä väri on vesi?
Yllä olevaa kaavaa käyttämällä se on mahdollista arviokeskimääräinen käännösnopeus atomissa läsnä olevista atomista ilmakehän kaasu. Kun otetaan huomioon 25 ° C: n lämpötila ja atomien lämpötilat happi (M = 16 g / mol), keskimääräinen nopeus oli 680 m / s tai 1525 km / h - tämä on nopeus, jolla ilmakehän kaasupartikkelit osuvat meihin koko ajan.
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Diatomisen kaasun tapauksessa kerroin ½k lisätään yksiatomaisten kaasujen ilmaisuunBT, johtuen yhden vapausasteen noususta, mikä johtaa seuraavaan ilmaisuun:
Mukaan ensimmäinen laki termodynamiikka, a energiaalämpö järjestelmän muunnos muuksi energiamuodoksi, kuten lämpöä ja työ. Esimerkiksi lämpö viittaa siirtääsisäänenergiaalämpö,yksinomaan lämpötilaeron vuoksi järjestelmän ja sen ympäristön välillä; työ puolestaan koskee voimien kohdistamista järjestelmään tai järjestelmään.
Tässä mielessä työtä voidaan käyttää männän liikuttamiseen, kuten höyrykäyttöisissä vetureissa, ja myös sisään polttomoottorit, joka käyttää käytännössä kaikkia nykyisiä moottoriajoneuvoja. Alla tuomme ensimmäisen termodynamiikan lain, huomaa:
1. termodynamiikan lain mukaan sisäisen energian vaihtelu on työn ja lämmön ero.
Rungon lämpöenergiamoduuli voidaan laskea muilla tavoilla kaasujaihanteita, jossa hiukkasten välistä potentiaalista energiaa pidetään nollaan, tätä varten ilmaisemme sisäisen energian lukumääränä myyrät (n) ja myös täydellisten kaasujen yleinen vakio (R), tarkista:
n - moolien lukumäärä (mol)
R - täydellisten kaasujen yleisvakio (R = 0,082 atm. L / mol. K tai 8,31 J / mol. K)
Edelleen täydellisten kaasujen piirissä, yhdistämällä clapeyronin yhtälö (PV = nRT), kun energiamääritelmä on paljastettu, on mahdollista saada uusi lauseke, huomio:
P - paine (Pa)
V - tilavuus (m³)
Katso myös:Lämmin ilma nousee ja kylmä ilma putoaa, mutta miksi?
Lämpöenergian edut ja haitat
Joka päivä käytämme paljon lähteetsisäänenergiaalämpö tuottaa energiaa. O Ihmiskehonesimerkiksi kuluttaa paljon ravinteita tuottaa elintärkeiden prosessejamme toiminnan kannalta välttämätöntä lämpöenergiaa. suuri osa sähköä tuotettu maailmassa se riippuu kyvystämme muuttaa lämpöenergia sähköksi.
Tutustu keinoihin, jotka käyttävät lämpöenergiaa sähkön tuottamiseen, sekä sen tärkeimmistä eduista ja haitoista:
laitoksen tyyppi |
Edut |
Haitat |
lämpöydinlaitos |
Matala saastuttavien kaasujen päästö ja korkea hyötysuhde |
Radioaktiivisen jätteen tuotanto ja säteilyaltistus |
Hiilikäyttöinen lämpövoimala |
Suuri energiantuotanto ja edulliset kustannukset |
Saastuvien ja kasvihuonekaasujen päästöt |
Lämpövoimalaitos, jota käytetään maakaasulla |
Vähemmän pilaantumista kuin hiilen polttaminen |
Sen hinta vaihtelee paljon, koska maakaasu on öljyjohdannainen |
Biomassakäyttöinen lämpösähkölaitos |
Alhaiset asennuskustannukset ja pienet kasvihuonekaasupäästöt |
Metsäkadot ja suuret yksiviljelyviljelmät |
maalämpölaitos |
Ei polute |
Korkeat asennus- ja ylläpitokustannukset |
Katso myös: Opi hydrostatics lopullisesti!
Lämpöenergian harjoitukset
Kysymys 1) Kaksi moolia ihanteellista piimaakaasua kohtaavat 127 ° C: n lämpötilassa. Tämän kaasun lämpöenergia on noin:
Tiedot: 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
Palaute: Kirje B
Resoluutio:
Lasketaan kaasun energia seuraavalla lausekkeella, koska kaasu on kuitenkin piimaa ennen kuin se tehdään, lämpötila on muutettava celsiusasteista kelvineiksi, huomioi laskeminen:
Laskelmien mukaan tämän piimaakaasun energia on 16 620 J, ts. Suunnilleen 1,7.104 J, jos se ilmaistaan tieteellisessä merkinnässä ja käytetään pyöristyssääntöjä.
Kysymys 2) Kolme moolia ihanteellista monoatomista kaasua saa lämmön määrän, joka on yhtä suuri kuin 5,102 cal ja suorittaa työn 2,102 kalkki prosessin aikana. Määritä tämän kaasun kokema lämpötilan vaihtelu celsiusasteina.
Tiedot: R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 214 ° C
b) 813 ° C
c) 1620 ° C
d) 740 ° C
e) 370 ° C
Palaute: Kirje B
Resoluutio:
Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on välttämätöntä, että yhdistämme kaksi erillistä kaavaa, ensimmäisen lain termodynamiikka, joka määrittää energian vaihtelun, ja ihanteellisen monoatomisen kaasun lämpöenergian kaava, katsella:
Kun olemme korvaaneet kaavojen tiedot, löydämme vaihtelun 813 ° C, joten oikea vaihtoehto on kirjain B.
Minun luona. Rafael Helerbrock
