Énergiethermique est un terme large, utilisé pour exprimer différentes quantités thermodynamiques, telles que énergie interne ou un montant de Chauffer échangés entre les systèmes de beaucoup de différentstempératures. Dans cet article, nous traiterons l'énergie thermique comme un synonyme de énergieinterne, qui peut être compris comme la somme des énergiescinétique et potentiel De atomes et les molécules qui composent un système thermodynamique.
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L'énérgie thermique
Énergiethermique est le résultat de somme donne énergiecinétique et potentiel de toutes les particules constitutives d'un corps. l'énérgie thermique Ça dépenddirectement donne Températureabsolu du corps, mesurée en kelvin (K), et dépend également de la quantité de degrésdansliberté du système, c'est-à-dire: le nombre de directions dans lesquelles les molécules peuvent se déplacer, vibrer, osciller ou même tourner.
O théorèmedonneéquiper d'énergie indique que: à chaque degré de liberté d'un système, son énergie interne peut être calculée à partir d'un multiple entier de l'expression ½ kBT, où Kb est le constantdansBoltzmann et T est le Température mesuré en Kelvin. La formule utilisée pour calculer l'énergie thermique d'un gaz monoatomique idéal est indiquée ci-dessous, consultez-la :
KB – Constante de Boltzmann (KB = 1,38.10-23 m².kg/s². K)
Puisque l'énergie thermique des gaz parfaits est exprimée par la formule ci-dessus et représente le énergiecinétiquemoyenne du système, on peut écrire l'égalité suivante :
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En utilisant la formule ci-dessus, il est possible estimationla vitesse moyenne de traduction des atomes présents dans le gaz atmosphérique. Compte tenu d'une température de 25 °C et des atomes de oxygène (M = 16 g/mol), nous avons trouvé une vitesse moyenne de 680 m/s ou 1525 km/h — c'est la vitesse à laquelle les particules de gaz atmosphériques nous frappent tout le temps.
Dans le cas d'un gaz diatomique, le facteur ½k est ajouté à l'expression utilisée pour les gaz monoatomiquesBT, due à l'augmentation d'un degré de liberté, ce qui donne l'expression suivante :
Selon le première loi de thermodynamique, une énergiethermique d'un système peut être converti en d'autres formes d'énergie, telles que Chauffer et travail. La chaleur, par exemple, fait référence à la transfertdansénergiethermique,exclusivement en raison de la différence de température entre un système et son environnement; le travail, à son tour, concerne l'application de forces sur le système ou par le système.
En ce sens, le travail peut être utilisé pour déplacer un piston, comme dans les locomotives à vapeur, et aussi dans moteurs à combustion interne, qui alimentent pratiquement tous les véhicules à moteur actuels. Ci-dessous, nous apportons la première loi de la thermodynamique, notez :
Selon la 1ère loi de la thermodynamique, la variation de l'énergie interne est la différence entre le travail et la chaleur.
Il existe d'autres façons de calculer le module d'énergie thermique d'un corps, dans le cas de des gazidéaux, dans laquelle l'énergie potentielle entre les particules est considérée comme nulle, pour cela nous exprimons l'énergie interne en termes de nombre de taupes (n) et aussi de la constante universelle des gaz parfaits (R), vérifier :
n - nombre de moles (mol)
R – constante universelle des gaz parfaits (R = 0,082 atm. L/mol. K ou 8,31 J/mol. K)
Toujours dans le cadre des gaz parfaits, combinant les équation de Clapeyron (PV = nRT), avec la définition de l'énergie exposée, il est possible d'obtenir une nouvelle expression, notez :
P – pression (Pa)
V – volume (m³)
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Avantages et inconvénients de l'énergie thermique
Chaque jour, nous utilisons un grand nombre de sourcesdansénergiethermique pour produire de l'énergie. O Corps humain, par exemple, consomme beaucoup de nutriments pour générer l'énergie thermique nécessaire au fonctionnement de nos processus vitaux. une grande partie de la électricité produit dans le monde cela dépend de notre capacité à transformer l'énergie thermique en électricité.
Découvrez les moyens qui utilisent l'énergie thermique pour produire de l'électricité et ses principaux avantages et inconvénients :
type de plante |
Avantages |
Désavantages |
centrale thermonucléaire |
Faible émission de gaz polluants et haute efficacité |
Production de déchets radioactifs et exposition aux rayonnements |
Centrale thermoélectrique au charbon |
Grande production d'énergie et faible coût |
Emission de gaz polluants et à effet de serre |
Centrale thermoélectrique alimentée au gaz naturel |
Moins de pollution que la combustion du charbon |
Son coût varie beaucoup, puisque le gaz naturel est un dérivé du pétrole |
Centrale thermoélectrique à biomasse |
Faible coût d'installation et faibles émissions de gaz à effet de serre |
Déforestation et grandes plantations en monoculture |
centrale géothermique |
Ne pollue pas |
Coût d'installation et de maintenance élevé |
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Exercices sur l'énergie thermique
Question 1) Deux moles d'un gaz diatomique idéal se rencontrent à une température de 127 °C. L'énergie thermique de ce gaz est d'environ :
Données: 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
Modèle: La lettre B
Résolution:
Calculons l'énergie du gaz en utilisant l'expression suivante, puisque le gaz est diatomique, cependant, avant de le faire, il est nécessaire de convertir la température de degrés celsius en kelvin, notez le calcul:
D'après les calculs, ce gaz diatomique a une énergie de 16 620 J, soit environ 1,7.104 J, s'il est exprimé en notation scientifique et en utilisant les règles d'arrondi.
Question 2) Trois moles d'un gaz monoatomique idéal reçoivent une quantité de chaleur égale à 5,102 cal et effectue un travail de 2,102 chaux pendant le processus. Déterminer la variation de température subie par ce gaz, en degrés Celsius.
Données: R = 0,082 atm. L/mol. K
a) 214°C
b) 813°C
c) 1620 °C
d) 740°C
e) 370°C
Modèle: La lettre B
Résolution:
Pour résoudre cet exercice, il faut que l'on combine deux formules distinctes, la première loi de la thermodynamique, qui détermine la variation d'énergie, et la formule de l'énergie thermique du gaz monoatomique idéal, Regardez:
Après avoir remplacé les données dans les formules, nous trouvons une variation de 813 °C, donc la bonne alternative est la lettre B.
Par moi Rafael Helerbrock
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm