Toplinska energija: što je to, prednosti i nedostaci

Toplinska ili unutarnja energija definira se kao zbroj kinetičke i potencijalne energije povezane s mikroskopskim elementima koji čine materiju.

Atomi i molekule koji čine tijela imaju slučajna kretanja translacije, rotacije i vibracije. To se kretanje naziva toplinsko miješanje.

Varijacija toplinske energije u sustavu događa se radom ili toplinom.

Na primjer, kada koristimo ručnu pumpu za napuhavanje gume za bicikl, primjećujemo da se pumpa zagrijava. U ovom slučaju, porast toplinske energije dogodio se mehaničkim prijenosom energije (rada).

Prijenos topline obično uzrokuje povećanje agitacije molekula i atoma u tijelu. To proizvodi porast toplinske energije i posljedično porast temperature.

Kada se dva tijela s različitim temperaturama dovedu u kontakt, između njih se događa prijenos energije. Nakon određenog vremenskog razdoblja, oboje će imati istu temperaturu, odnosno doseći će toplinska ravnoteža.

Termalna energija
Lomača, primjer toplinske energije.

Toplinska energija, toplina i temperatura

Iako se pojmovi temperature, topline i toplinske energije miješaju u svakodnevnom životu, fizički ne predstavljaju isto.

Toplina je energija u tranzitu, pa nema smisla reći da tijelo ima toplinu. Zapravo, tijelo ima unutarnju ili toplinsku energiju.

Temperatura kvantificira pojmove toplog i hladnog. Nadalje, svojstvo je koje upravlja prijenosom topline između dva tijela.

Prijenos energije u obliku topline događa se samo zbog razlike u temperaturi između dva tijela. Javlja se spontano od tijela s najvišom temperaturom do najnižom temperaturom.

Postoje tri načina širenje topline: provođenje, konvekcija i zračenje.

Na vožnje, toplinska energija se prenosi molekularnom agitacijom. Na konvekcija energija se širi kretanjem zagrijane tekućine, jer gustoća varira ovisno o temperaturi.

već u toplinsko zračenje, prijenos se odvija elektromagnetskim valovima.

Da biste saznali više, također pročitajte Toplina i temperatura

Formula

Unutarnja energija idealnog plina, nastalog samo jednom vrstom atoma, može se izračunati prema sljedećoj formuli:

unutarnja energetska formula

Biće,

U: unutarnja energija. Jedinica u međunarodnom sustavu je džul (J)
n: molski broj plina
R: idealna plinska konstanta
T: temperatura u kelvinima (K)

Primjer

Kolika je unutarnja energija 2 mola savršenog plina, koji u određeno vrijeme ima temperaturu od 27 ° C?
Uzmimo u obzir R = 8,31 J / mol. K.

Prvo moramo promijeniti temperaturu na kelvin, tako da ćemo imati:

T = 27 + 273 = 300 K

Zatim ga samo zamijenite u formuli
primjer toplinske energije

Korištenje toplinske energije

Od početka koristimo toplinsku energiju Sunca. Uz to, čovjek je uvijek težio stvaranju uređaja sposobnih za pretvaranje i umnožavanje tih resursa u korisnu energiju, uglavnom u proizvodnji struja i prijevoz.

Transformacija toplinske energije u električnu energiju, koja se koristi u velikim razmjerima, provodi se u termoelektričnim i termonuklearnim postrojenjima.

U tim postrojenjima se za zagrijavanje vode u kotlu koristi neko gorivo. Proizvedena para pomiče turbine spojene na generator električne energije.

U termonuklearne biljke, zagrijavanje vode vrši se toplinskom energijom koja se oslobađa iz reakcije nuklearne fisije radioaktivnih elemenata.

već ono termoelektrična postrojenja, koristite sagorijevanje obnovljivih i neobnovljivih sirovina u istu svrhu.

Prednosti i nedostatci

Termoelektrane, općenito, imaju prednost što se mogu instalirati u blizini centara potrošnje, što smanjuje troškove instalacijom distribucijskih mreža. Uz to, oni ne ovise o prirodnim čimbenicima da djeluju, kao što je slučaj s biljkama hidroelektrane i vjetar.

Međutim, oni su i drugi najveći proizvođač plina. efekt staklenika. Glavni su utjecaji emisije zagađujućih plinova koji smanjuju kvalitetu zraka i zagrijavanje riječnih voda.

Biljke ove vrste imaju razlike ovisno o vrsti goriva koje se koristi. U donjoj tablici prikazujemo prednosti i nedostatke glavnih goriva koja se trenutno koriste.

vrsta biljke

Prednosti

Mane

Termoelektrični do Ugljen

• Visoka produktivnost

• Niski troškovi goriva i gradnje

• Ona emitira najviše stakleničkih plinova

• Uzroci ispuštenih plinova kisela kiša

• Onečišćenje uzrokuje respiratorne probleme

Termoelektrični do prirodni gas

• Manje lokalno zagađenje u usporedbi s ugljenom

• Niski troškovi gradnje

• Visoke emisije stakleničkih plinova

• Vrlo velike razlike u cijeni goriva (povezane s cijenom ulja)

Termoelektrični do biomasa

• Niski troškovi goriva i gradnje

• Niske emisije stakleničkih plinova

• Mogućnost krčenja šuma za uzgoj biljaka koje će stvoriti biomasu.

• Osporavanje zemljišnog prostora s proizvodnjom hrane

Termonuklearno

• Emisija stakleničkih plinova praktički ne postoji

• Visoka produktivnost

• Visoka cijena

• Proizvodnja radioaktivno smeće

• Posljedice nesreća vrlo su ozbiljne

Pogledajte i:

  • Izvori energije
  • Vježbe izvori energije (s predloškom).
Što bi se dogodilo da netko trči brzo kao Flash?

Što bi se dogodilo da netko trči brzo kao Flash?

Lik iz stripa stvorili su Gardner Fox i Harry Lampert, Bljesak je superheroj koji ima brzina nadl...

read more
Ubrzanje gravitacije

Ubrzanje gravitacije

Regija poznata kao gravitacijsko polje djeluje oko Zemlje. Njegov glavni cilj je privući sva tije...

read more

Arhimed i otkriće uzgona

Arhimed je bio grčki fizičar, matematičar i izumitelj koji je živio u 3. stoljeću prije Krista u ...

read more
instagram viewer