तापीय ऊर्जा: परिभाषा और अभ्यास

ऊर्जाथर्मल एक व्यापक शब्द है, जिसका उपयोग विभिन्न थर्मोडायनामिक मात्राओं को व्यक्त करने के लिए किया जाता है, जैसे कि आंतरिक ऊर्जा या की राशि तपिश की प्रणालियों के बीच आदान-प्रदान बहुत अलगतापमान। इस लेख में, हम तापीय ऊर्जा को के पर्यायवाची के रूप में मानेंगे ऊर्जाअंदर का, जिसे के योग के रूप में समझा जा सकता है ऊर्जाकैनेटीक्स तथा क्षमता से परमाणुओं और अणु जो एक थर्मोडायनामिक प्रणाली बनाते हैं।

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तापीय ऊर्जा

ऊर्जाथर्मल का परिणाम है योग देता है ऊर्जाकैनेटीक्स तथा क्षमता एक शरीर के सभी घटक कणों की। तापीय ऊर्जा निर्भर करता हैसीधे देता है तापमानपूर्ण शरीर का, केल्विन (K) में मापा जाता है, और यह. की मात्रा पर भी निर्भर करता है डिग्रीमेंआजादी प्रणाली की, अर्थात्: दिशाओं की संख्या जिसमें अणु गति कर सकते हैं, कंपन कर सकते हैं, दोलन कर सकते हैं या घूम भी सकते हैं।

थर्मोइलेक्ट्रिक प्लांट थर्मल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

हे प्रमेयदेता हैसमविभाजन ऊर्जा का कहना है कि: एक प्रणाली की स्वतंत्रता की प्रत्येक डिग्री पर, इसकी आंतरिक ऊर्जा की गणना ½ k के एक पूर्णांक गुणक से की जा सकती है

_खटी, जहां केबी है लगातारमेंबोल्ट्जमान और टी है तापमान केल्विन में मापा जाता है। एक आदर्श एकपरमाणुक गैस की तापीय ऊर्जा की गणना के लिए प्रयुक्त सूत्र नीचे दिखाया गया है, इसे देखें:

क_ख - बोल्ट्जमान स्थिरांक (क_ख = 1,38.10^-23 m².kg/s²। क)

चूंकि आदर्श गैसों की तापीय ऊर्जा उपरोक्त सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है और का प्रतिनिधित्व करती है ऊर्जाकैनेटीक्सऔसत प्रणाली के, हम निम्नलिखित समानता लिख ​​सकते हैं:

एक आदर्श एकपरमाणुक गैस के कणों का वेग वितरण।

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उपरोक्त सूत्र का उपयोग करना संभव है आकलनऔसत अनुवाद गति में मौजूद परमाणुओं की वायुमंडलीय गैस. 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान को ध्यान में रखते हुए और के परमाणुओं को लेते हुए ऑक्सीजन (एम = 16 ग्राम/मोल), हमने 680 मीटर/सेकेंड या 1525 किमी/घंटा की औसत गति पाई - यह वह गति है जिस पर वायुमंडलीय गैस कण हमें हर समय हिट करते हैं।

एक द्विपरमाणुक गैस के मामले में, एकपरमाणुक गैसों के लिए प्रयुक्त व्यंजक में कारक ½k जोड़ा जाता है_खटी, स्वतंत्रता की एक डिग्री की वृद्धि के कारण, जिसके परिणामस्वरूप निम्नलिखित अभिव्यक्ति हुई:

के अनुसार का पहला कानून ऊष्मप्रवैगिकी, ए ऊर्जाथर्मल एक प्रणाली को ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है, जैसे कि तपिश तथा काम क. उष्मा, उदाहरण के लिए, को संदर्भित करती है स्थानांतरणमेंऊर्जाथर्मल,विशेष रूप से तापमान अंतर के कारण एक प्रणाली और उसके परिवेश के बीच; काम, बदले में, सिस्टम पर या सिस्टम द्वारा बलों के आवेदन से संबंधित है।

इस अर्थ में, काम का उपयोग पिस्टन को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है, जैसे भाप से चलने वाले इंजनों में, और इसमें भी आंतरिक जलन ऊजाएं, जो लगभग सभी मौजूदा मोटर वाहनों को शक्ति प्रदान करता है। नीचे, हम ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम लाते हैं, ध्यान दें:

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के अनुसार, आंतरिक ऊर्जा की भिन्नता कार्य और गर्मी के बीच का अंतर है।

किसी पिंड के ऊष्मीय ऊर्जा मापांक की गणना करने के अन्य तरीके हैं, के मामले में गैसोंआदर्शोंजिसमें कणों के बीच स्थितिज ऊर्जा को शून्य माना जाता है, इसके लिए हम आंतरिक ऊर्जा को की संख्या के रूप में व्यक्त करते हैं तिल (एन) और से भी उत्तम गैसों का सार्वत्रिक नियतांक (आर), जांचें:

n - मोल्स की संख्या (mol)

आर - उत्तम गैसों का सार्वत्रिक नियतांक (R = 0.082 atm. एल / मोल। के या 8.31 जे/मोल। क)

अभी भी सही गैसों के दायरे में, संयोजन क्लैपेरॉन समीकरण (पीवी = एनआरटी), ऊर्जा परिभाषा उजागर होने के साथ, एक नई अभिव्यक्ति प्राप्त करना संभव है, ध्यान दें:

पी - दबाव (पीए)

वी - मात्रा (एम³)

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तापीय ऊर्जा के लाभ और हानि

हर दिन, हम बड़ी संख्या में use का उपयोग करते हैं सूत्रों का कहना हैमेंऊर्जाथर्मल ऊर्जा पैदा करने के लिए। हे मानव शरीर, उदाहरण के लिए, बहुत अधिक खपत करता है पोषक तत्व हमारी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के कामकाज के लिए आवश्यक तापीय ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए। बहुत सारे बिजली दुनिया में उत्पादित यह तापीय ऊर्जा को बिजली में बदलने की हमारी क्षमता पर निर्भर करता है।

बिजली पैदा करने के लिए तापीय ऊर्जा का उपयोग करने वाले साधनों की जाँच करें और इसके मुख्य फायदे और नुकसान:

पौधे का प्रकार	लाभ	नुकसान
थर्मोन्यूक्लियर प्लांट	प्रदूषणकारी गैसों का कम उत्सर्जन और उच्च दक्षता	रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पादन और विकिरण जोखिम
कोयले से चलने वाला थर्मोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट	बड़े ऊर्जा उत्पादन और कम लागत	प्रदूषण और ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन
प्राकृतिक गैस द्वारा संचालित थर्मोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट	कोयला जलाने से कम प्रदूषण	इसकी लागत बहुत भिन्न होती है, क्योंकि प्राकृतिक गैस एक पेट्रोलियम व्युत्पन्न है
बायोमास संचालित थर्मोइलेक्ट्रिक प्लांट	कम स्थापना लागत और कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन	वनों की कटाई और बड़े मोनोकल्चर वृक्षारोपण
भूतापीय संयंत्र	प्रदूषित नहीं करता	उच्च स्थापना और रखरखाव लागत

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तापीय ऊर्जा पर व्यायाम

प्रश्न 1) एक आदर्श द्विपरमाणुक गैस के दो मोल 127°C के ताप पर मिलते हैं। इस गैस की तापीय ऊर्जा लगभग है:

डेटा: आर = 8.31 जे/मोल। क

क) 1.5.10⁶ जे

बी) 1.7.10⁴ जे

ग) 8.5.10³ जे

घ) 5.3.10⁴ जे

ई) 8.5.10⁴ जे

टेम्पलेट: अक्षर बी

संकल्प:

आइए निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके गैस की ऊर्जा की गणना करें, क्योंकि गैस द्विपरमाणुक है, हालांकि, ऐसा करने से पहले, तापमान को डिग्री सेल्सियस से केल्विन में बदलना आवश्यक है, नोट करें गणना:

गणना के अनुसार, इस द्विपरमाणुक गैस की ऊर्जा 16,620 J है, अर्थात लगभग 1,7.10⁴ जे, यदि वैज्ञानिक संकेतन में और पूर्णांकन नियमों का उपयोग करके व्यक्त किया गया हो।

प्रश्न 2) एक आदर्श एकपरमाणुक गैस के तीन मोल ऊष्मा की मात्रा 5.10. के बराबर प्राप्त करते हैं² कैल और 2.10. का कार्य करता है² प्रक्रिया के दौरान चूना। डिग्री सेल्सियस में इस गैस द्वारा झेली गई तापमान भिन्नता का निर्धारण करें।

डेटा: आर = 0.082 एटीएम। एल / मोल। क

ए) 214 डिग्री सेल्सियस

बी) 813 डिग्री सेल्सियस

ग) १६२० डिग्री सेल्सियस

डी) 740 डिग्री सेल्सियस

ई) 370 डिग्री सेल्सियस

टेम्पलेट: अक्षर बी

संकल्प:

इस अभ्यास को हल करने के लिए, यह आवश्यक है कि हम दो अलग-अलग सूत्रों को मिलाएँ, पहला नियम ऊष्मप्रवैगिकी, जो ऊर्जा भिन्नता को निर्धारित करती है, और आदर्श मोनोएटोमिक गैस की तापीय ऊर्जा का सूत्र, घड़ी:

सूत्रों में डेटा को बदलने के बाद, हमें 813 डिग्री सेल्सियस की भिन्नता मिलती है, इसलिए सही विकल्प बी अक्षर है।

मेरे द्वारा राफेल हेलरब्रॉक

स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm