エネルギー熱の は広義の用語で、次のようなさまざまな熱力学的量を表すために使用されます。 内部エネルギー またはの量 熱 のシステム間で交換 多くの異なる温度。 この記事では、熱エネルギーをの同義語として扱います エネルギー内部、これはの合計として理解することができます エネルギー動力学 そして 潜在的な から 原子 熱力学系を構成する分子。
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熱エネルギー
エネルギー熱の の結果です 和 与える エネルギー動力学 そして 潜在的な 体のすべての構成粒子の。 熱エネルギー 場合によります直接 与える 温度絶対の ケルビン（K）で測定され、体の量にも依存します 度に自由 システムの、つまり、分子が移動、振動、振動、さらには回転できる方向の数。
O 定理与える等分配 エネルギーの状態は次のように述べています。システムの各自由度で、その内部エネルギーは式½kの整数倍から計算できます。BT、ここでKbは 絶え間ないにボルツマン Tは 温度 ケルビンで測定。 理想的な単原子ガスの熱エネルギーを計算するために使用される式を以下に示します。チェックしてください。
KB –ボルツマン定数（KB = 1,38.10-23 m².kg/s²。 K）
理想気体の熱エネルギーは上記の式で表されるため、 エネルギー動力学平均 システムの場合、次の等式を書くことができます。
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上記の式を使用すると、 見積もり平均翻訳速度 に存在する原子の 大気ガス. 25°Cの温度を考慮に入れて、 酸素 （M = 16 g / mol）、平均速度は680 m / sまたは1525km / hでした。これは、大気中のガス粒子が常に私たちに当たる速度です。
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二原子ガスの場合、単原子ガスに使用される式に係数½kが追加されます。BT、1自由度の増加により、次の式が得られます。
による の最初の法則 熱力学、 エネルギー熱の システムのエネルギーは、次のような他の形式のエネルギーに変換できます。 熱 そして 作業. たとえば、熱は 転送にエネルギー熱の、温度差のみによる システムとその周辺の間。 次に、作業は、システムまたはシステムによる力の適用に関係します。
この意味で、このワークは、蒸気機関車のように、ピストンを動かすために使用することができます。 内燃エンジン、実質的にすべての現在の自動車に電力を供給します。 以下に、熱力学の第1法則を示します。注：
熱力学の第1法則によれば、内部エネルギーの変動は仕事と熱の差です。
物体の熱エネルギー係数を計算する方法は他にもあります。 ガス理想、粒子間の位置エネルギーはヌルと見なされます。このため、内部エネルギーを次の数で表します。 モグラ （n）そしてまたから 完全ガスの普遍定数 （R）、チェック：
n-モル数（mol）
R –完全ガスの普遍定数（R = 0.082atm。 L / mol。 Kまたは8.31J / mol。 K）
まだ完全ガスの範囲内で、 クラペイロン方程式 （PV = nRT）、エネルギー定義が公開されていると、新しい式を取得できます。注：
P –圧力（Pa）
V –体積（m³）
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熱エネルギーの長所と短所
毎日、たくさんの ソースにエネルギー熱の エネルギーを生み出す。 O 人体たとえば、多くの 栄養素 私たちの重要なプロセスの機能に必要な熱エネルギーを生成します。 の多くは 電気 世界で生産 それは、熱エネルギーを電気に変換する私たちの能力に依存します。
熱エネルギーを使用して電気を生成する手段と、その主な長所と短所を確認してください。
植物の種類 |
利点 |
短所 |
熱核プラント |
汚染ガスの排出量が少なく、効率が高い |
放射性廃棄物の生成と放射線被ばく |
石炭火力発電所 |
大規模なエネルギー生産と低コスト |
汚染ガスと温室効果ガスの排出 |
天然ガスを動力源とする火力発電所 |
石炭燃焼よりも汚染が少ない |
天然ガスは石油誘導体であるため、コストは大きく異なります |
バイオマス火力発電所 |
設置コストと温室効果ガス排出量が少ない |
森林伐採と大規模な単一栽培プランテーション |
地熱発電所 |
汚染しない |
高い設置および保守コスト |
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熱エネルギーに関する演習
質問1） 2モルの理想的な二原子ガスが127°Cの温度で出会う。 このガスの熱エネルギーはおおよそ次のとおりです。
データ：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
テンプレート：文字B
解決:
ただし、ガスは二原子であるため、次の式を使用してガスのエネルギーを計算してみましょう。 その前に、温度を摂氏からケルビンに変換する必要があります。 計算：
計算によると、この二原子ガスのエネルギーは16,620 J、つまり約 1,7.104 J、科学的記数法で表現され、丸め規則を使用する場合。
質問2） 3モルの理想的な単原子ガスは5.10に等しい量の熱を受け取ります2 calおよび2.10のジョブを実行します2 プロセス中にライム。 このガスが受ける温度変化を摂氏で決定します。
データ：R = 0.082atm。 L / mol。 K
a）214°C
b）813°C
c）1620°C
d）740°C
e）370°C
テンプレート：文字B
解決：
この演習を解決するには、2つの異なる式を組み合わせる必要があります。 エネルギー変動を決定する熱力学、および理想的な単原子ガスの熱エネルギーの公式、 見る：
数式のデータを置き換えた後、813°Cの変動が見つかったため、正しい代替は文字Bです。
私によって。ラファエル・ヘラーブロック
