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.
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:
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
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).
