Energiatermico è un termine ampio, usato per esprimere diverse quantità termodinamiche, come Energia interna o una quantità di calore scambiato tra sistemi di tante differentitemperature. In questo articolo tratteremo l'energia termica come sinonimo di energiainterno, che può essere inteso come la somma di energiecinetica e potenziale A partire dal atomi e molecole che costituiscono un sistema termodinamico.
Guardaanche:Prima di continuare, dai un'occhiata a un fantastico riassunto sulla termologia
Energia termica
Energiatermico è il risultato di somma dà energiacinetica e potenziale di tutte le particelle costituenti un corpo. energia termica Dipendedirettamente dà temperaturaassoluto del corpo, misurato in kelvin (K), e dipende anche dalla quantità di gradinella libertà del sistema, ovvero: il numero di direzioni in cui le molecole possono muoversi, vibrare, oscillare o addirittura ruotare.
oh teoremadàequipartizione di energia afferma che: ad ogni grado di libertà di un sistema, la sua energia interna può essere calcolata da un multiplo intero dell'espressione ½ kBT, dove Kb è il costantenelBoltzmann e T è il temperatura misurato in kelvin. La formula utilizzata per calcolare l'energia termica di un gas monoatomico ideale è mostrata di seguito, controlla:
KB – costante di Boltzmann (KB = 1,38.10-23 m².kg/s². K)
Poiché l'energia termica dei gas ideali è espressa dalla formula precedente e rappresenta la energiacineticamedia del sistema, possiamo scrivere la seguente uguaglianza:
Guardaanche:Dopotutto, di che colore è l'acqua?
Usando la formula sopra, è possibile stimala velocità di traslazione media degli atomi presenti nel gas atmosferico. Tenendo conto di una temperatura di 25 °C e prendendo atomi di ossigeno (M = 16 g/mol), abbiamo trovato una velocità media di 680 m/so 1525 km/h — questa è la velocità con cui le particelle di gas atmosferico ci colpiscono continuamente.
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Nel caso di un gas biatomico, il fattore ½k viene aggiunto all'espressione utilizzata per i gas monoatomiciBT, per l'aumento di un grado di libertà, risultante nella seguente espressione:
Secondo il prima legge di termodinamica, a energiatermico di un sistema può essere convertito in altre forme di energia, come calore e lavoro. Il calore, ad esempio, si riferisce al trasferimentonelenergiatermico,esclusivamente a causa della differenza di temperatura tra un sistema e l'ambiente circostante; il lavoro, a sua volta, riguarda l'applicazione di forze sul sistema o da parte del sistema.
In questo senso, il lavoro può essere utilizzato per spostare un pistone, come nelle locomotive a vapore, e anche in motori a combustione interna, che alimentano praticamente tutti i veicoli a motore attuali. Di seguito riportiamo il primo principio della termodinamica, nota:
Secondo la prima legge della termodinamica, la variazione dell'energia interna è la differenza tra lavoro e calore.
Esistono altri modi per calcolare il modulo di energia termica di un corpo, nel caso di gasideali, in cui l'energia potenziale tra le particelle è considerata nulla, per questo esprimiamo l'energia interna in termini del numero di nei (n) e anche da costante universale dei gas perfetti (R), controllare:
n - numero di moli (mol)
R – costante universale dei gas perfetti (R = 0,082 atm. l/mol. K o 8,31 J/mol. K)
Sempre nell'ambito dei gas perfetti, combinando il equazione di Clapeyron (PV = nRT), con la definizione di energia esposta, è possibile ottenere una nuova espressione, nota:
P – pressione (Pa)
V – volume (m³)
Vedi anche:L'aria calda sale e l'aria fredda scende, ma perché?
Vantaggi e svantaggi dell'energia termica
Ogni giorno, utilizziamo un gran numero di fontinelenergiatermico per produrre energia. oh Corpo umano, ad esempio, consuma molto nutrienti per generare l'energia termica necessaria per il funzionamento dei nostri processi vitali. gran parte del elettricità prodotto nel mondo dipende dalla nostra capacità di trasformare l'energia termica in energia elettrica.
Scopri i mezzi che utilizzano l'energia termica per produrre energia elettrica e i suoi principali vantaggi e svantaggi:
tipo di pianta |
Benefici |
Svantaggi |
centrale termonucleare |
Bassa emissione di gas inquinanti e alta efficienza |
Produzione di scorie radioattive ed esposizione alle radiazioni |
Centrale termoelettrica a carbone |
Grande produzione di energia e basso costo |
Emissioni di gas inquinanti e ad effetto serra |
Centrale termoelettrica alimentata a gas naturale |
Meno inquinamento rispetto alla combustione del carbone |
Il suo costo varia molto, poiché il gas naturale è un derivato del petrolio |
Centrale termoelettrica a biomassa |
Bassi costi di installazione e basse emissioni di gas serra |
Deforestazione e grandi piantagioni di monocolture |
impianto geotermico |
Non inquina |
Elevati costi di installazione e manutenzione |
Vedi anche: Impara l'idrostatica una volta per tutte!
Esercizi sull'energia termica
Domanda 1) Due moli di un gas biatomico ideale si incontrano alla temperatura di 127 °C. L'energia termica di questo gas è approssimativamente:
Dati: 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
Modello: Lettera b
Risoluzione:
Calcoliamo l'energia del gas utilizzando la seguente espressione, poiché il gas è biatomico, tuttavia, prima di farlo è necessario convertire la temperatura da gradi centigradi a kelvin, notare il calcolo:
Secondo i calcoli, questo gas biatomico ha un'energia di 16.620 J, cioè circa 1,7.104 J, se espresso in notazione scientifica e utilizzando le regole di arrotondamento.
Domanda 2) Tre moli di un gas monoatomico ideale ricevono una quantità di calore pari a 5,102 cal ed esegue un lavoro di 2.102 calce durante il processo. Determinare la variazione di temperatura subita da questo gas, in gradi Celsius.
Dati: R = 0,082 atm. l/mol. K
a) 214°C
b) 813°C
c) 1620 °C
d) 740°C
e) 370°C
Modello: Lettera b
Risoluzione:
Per risolvere questo esercizio è necessario combinare due formule distinte, la prima legge di la termodinamica, che determina la variazione di energia, e la formula dell'energia termica del gas monoatomico ideale, orologio:
Dopo aver sostituito i dati nelle formule, troviamo una variazione di 813 °C, quindi l'alternativa corretta è la lettera B.
Di Me. Rafael Helerbrock
