Energipanas adalah istilah luas, yang digunakan untuk menyatakan besaran termodinamika yang berbeda, seperti: energi dalam atau sejumlah panas dipertukarkan antar sistem banyak perbedaansuhu. Pada artikel ini, kita akan memperlakukan energi panas sebagai sinonim untuk energiintern, yang dapat dipahami sebagai jumlah dari energikinetika dan potensi Dari atom dan molekul yang membentuk sistem termodinamika.
Lihatjuga:Sebelum melanjutkan, lihat ringkasan menakjubkan tentang termologi
Energi termal
Energipanas adalah hasil dari jumlah memberi energikinetika dan potensi dari semua partikel penyusun tubuh. energi termal Tergantunglangsung memberi suhumutlak tubuh, diukur dalam kelvin (K), dan juga tergantung pada jumlah derajatdikebebasan dari sistem, yaitu: jumlah arah di mana molekul dapat bergerak, bergetar, berosilasi atau bahkan berputar.
HAI dalilmemberiekuipartisi energi menyatakan bahwa: pada setiap derajat kebebasan suatu sistem, energi internalnya dapat dihitung dari kelipatan bilangan bulat dari ekspresi k BT, di mana Kb adalah konstandiBoltzmann dan T adalah suhu diukur dalam kelvin. Rumus yang digunakan untuk menghitung energi panas dari gas monoatomik ideal ditunjukkan di bawah ini, periksa:
KB – Konstanta Boltzmann (KB = 1,38.10-23 m².kg/s². K)
Karena energi termal gas ideal dinyatakan oleh rumus di atas dan mewakili energikinetikarata-rata dari sistem, kita dapat menulis persamaan berikut:
Lihatjuga:Lagi pula, apa warna airnya?
Menggunakan rumus di atas, adalah mungkin memperkirakankecepatan translasi rata-rata atom yang ada di gas atmosfer. Dengan mempertimbangkan suhu 25 °C dan mengambil atom dari oksigen (M = 16 g/mol), kami menemukan kecepatan rata-rata 680 m/s atau 1525 km/jam — ini adalah kecepatan partikel gas atmosfer menghantam kita sepanjang waktu.
Dalam kasus gas diatomik, faktor k ditambahkan ke ekspresi yang digunakan untuk gas monoatomikBT, karena peningkatan satu derajat kebebasan, menghasilkan ekspresi berikut:
Menurut hukum pertama termodinamika, Sebuah energipanas suatu sistem dapat diubah menjadi bentuk energi lain, seperti panas dan kerja. Panas, misalnya, mengacu pada transferdienergipanas,secara eksklusif karena perbedaan suhu antara sistem dan lingkungannya; kerja, pada gilirannya, menyangkut penerapan gaya pada sistem atau oleh sistem.
Dalam pengertian ini, kerja dapat digunakan untuk menggerakkan piston, seperti pada lokomotif bertenaga uap, dan juga pada mesin pembakaran internal, yang menggerakkan hampir semua kendaraan bermotor saat ini. Di bawah ini, kami membawa hukum pertama termodinamika, perhatikan:
Menurut hukum 1 termodinamika, variasi energi internal adalah perbedaan antara kerja dan panas.
Ada cara lain untuk menghitung modulus energi termal suatu benda, dalam kasus gascita-cita, di mana energi potensial antara partikel dianggap nol, untuk ini kami menyatakan energi internal dalam jumlah tahi lalat (n) dan juga dari konstanta universal gas sempurna (R), periksa:
n - jumlah mol (mol)
R – konstanta universal gas sempurna (R = 0,082 atm. L/mol. K atau 8,31 J/mol. K)
Masih dalam lingkup gas sempurna, menggabungkan persamaan clapeyron (PV = nRT), dengan terbukanya definisi energi, dimungkinkan untuk mendapatkan ekspresi baru, perhatikan:
P - tekanan (Pa)
V – volume (m³)
Lihat juga:Udara hangat naik dan udara dingin turun, tapi mengapa?
Keuntungan dan Kerugian Energi Panas
Setiap hari, kami menggunakan sejumlah besar sumberdienergipanas untuk menghasilkan energi. HAI Tubuh manusia, misalnya, mengkonsumsi banyak nutrisi untuk menghasilkan energi panas yang diperlukan untuk berfungsinya proses vital kita. banyak dari listrik diproduksi di dunia itu tergantung pada kemampuan kita untuk mengubah energi panas menjadi listrik.
Lihat cara yang menggunakan energi panas untuk menghasilkan listrik dan kelebihan dan kekurangan utamanya:
jenis tanaman |
Manfaat |
Kekurangan |
pabrik termonuklir |
Emisi rendah gas polusi dan efisiensi tinggi |
Produksi limbah radioaktif dan paparan radiasi |
Pembangkit listrik termoelektrik berbahan bakar batubara |
Produksi energi besar dan biaya rendah |
Emisi polusi dan gas rumah kaca |
Pembangkit listrik termoelektrik yang ditenagai oleh gas alam |
Lebih sedikit polusi daripada pembakaran batu bara |
Biayanya sangat bervariasi, karena gas alam adalah turunan minyak bumi |
Pembangkit termoelektrik bertenaga biomassa |
Biaya pemasangan rendah dan emisi gas rumah kaca rendah |
Deforestasi dan perkebunan monokultur besar |
pembangkit panas bumi |
Tidak mencemari |
Biaya pemasangan dan perawatan tinggi |
Lihat juga: Pelajari hidrostatika sekali dan untuk semua!
Latihan tentang energi panas
Pertanyaan 1) Dua mol gas diatomik ideal bertemu pada suhu 127 °C. Energi panas gas ini kira-kira:
Data: 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
Umpan balik: Huruf b
Resolusi:
Mari kita hitung energi gas menggunakan ekspresi berikut, karena gas adalah diatomik, namun, sebelum melakukannya, perlu untuk mengubah suhu dari derajat celsius ke kelvin, perhatikan perhitungan:
Menurut perhitungan, gas diatomik ini memiliki energi 16.620 J, yaitu kira-kira 1,7.104 J, jika dinyatakan dalam notasi ilmiah dan menggunakan aturan pembulatan.
Pertanyaan 2) Tiga mol gas monoatomik ideal menerima jumlah panas yang sama dengan 5,102 kal dan melakukan pekerjaan 2.102 kapur selama proses. Tentukan variasi suhu yang dialami oleh gas ini, dalam derajat Celcius.
Data: R = 0,082 atm. L/mol. K
a) 214°C
b) 813°C
c) 1620 °C
d) 740 °C
e) 370 °C
Umpan balik: Huruf b
Resolusi:
Untuk menyelesaikan latihan ini, kita perlu menggabungkan dua rumus yang berbeda, hukum pertama dari termodinamika, yang menentukan variasi energi, dan rumus energi panas dari gas monoatomik ideal, menonton:
Setelah kami mengganti data dalam rumus, kami menemukan variasi 813 °C, jadi alternatif yang benar adalah huruf B.
Oleh Saya. Rafael Helerbrock
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm