熱エネルギーまたは内部エネルギーは、物質を構成する微視的要素に関連する運動エネルギーと位置エネルギーの合計として定義されます。
物体を構成する原子と分子は、並進、回転、振動のランダムな動きをします。 この動きは熱攪拌と呼ばれます。
システムの熱エネルギーの変化は、仕事または熱によって発生します。
たとえば、ハンドポンプを使用して自転車のタイヤを膨らませると、ポンプが加熱されることがわかります。 この場合、熱エネルギーの増加は、機械的エネルギー伝達（労働）によって発生しました。
熱伝達は通常、体内の分子や原子の攪拌を増加させます。 これにより、熱エネルギーが増加し、その結果、温度が上昇します。
温度の異なる2つの物体が接触すると、それらの間でエネルギー伝達が発生します。 一定の時間が経過すると、両方の温度が同じになります。つまり、 熱バランス.
熱エネルギー、熱、温度
温度、熱、熱エネルギーの概念は日常生活では混乱していますが、物理的には同じものではありません。
熱は輸送中のエネルギーであるため、体に熱があると言っても意味がありません。 実際、体には内部エネルギーまたは熱エネルギーがあります。
温度は、高温と低温の概念を定量化します。 さらに、それは2つの物体間の熱伝達を支配する特性です。
熱の形でのエネルギーの伝達は、2つの物体間の温度差によってのみ発生します。 それは最高温度の体から最低温度まで自然に発生します。
3つの方法があります 熱の広がり：伝導、対流および照射。
で 運転、熱エネルギーは分子の攪拌によって伝達されます。 で 対流 密度は温度によって変化するため、エネルギーは加熱された流体の動きを通じて伝播します。
すでに 熱照射、送信は電磁波を介して行われます。
詳細については、こちらもお読みください 熱と温度
式
1種類の原子だけで形成される理想気体の内部エネルギーは、次の式で計算できます。
であること、
U：内部エネルギー。 国際単位系はジュール（J）です。
n：ガスのモル数
R：理想的なガス定数
T：ケルビン単位の温度（K）
例
ある時点で27°Cの温度を持つ2モルの完全気体の内部エネルギーはどれくらいですか？
R = 8.31 J / molを考慮してください。 K。
まず、温度をケルビンに変更する必要があるため、次のようになります。
T = 27 + 273 = 300 K
次に、数式でそれを置き換えるだけです
熱エネルギーの使用
当初から、太陽からの熱エネルギーを利用してきました。 さらに、人間は常に、主に次の生産において、これらの資源を有用なエネルギーに変換および増殖できるデバイスを作成しようと努めてきました。 電気 と輸送。
大規模に使用される熱エネルギーの電気エネルギーへの変換は、熱電および熱核プラントで実行されます。
これらのプラントでは、ボイラー内の水を加熱するために一部の燃料が使用されます。 生成された蒸気は、発電機に接続されたタービンを動かします。
の中に 熱核植物、水の加熱は、放射性元素の核分裂反応から放出される熱エネルギーによって行われます。
すでに 熱電プラント、同じ目的で再生可能および再生不可能な原材料の燃焼を使用します。
長所と短所
一般に、熱電発電所は、消費センターの近くに設置できるという利点があり、配電網の設置によるコストを削減します。 さらに、植物の場合のように、それらは動作するために自然の要因に依存しません 水力発電所 そして 風.
しかし、彼らはガスの2番目に大きな生産者でもあります。 温室効果. その主な影響は、大気質を低下させる汚染ガスの排出と河川水の温暖化です。
このタイプのプラントは、使用する燃料のタイプによって違いがあります。 以下の表に、現在使用されている主な燃料の長所と短所を示します。
植物の種類 |
利点 |
短所 |
|---|---|---|
熱電から 石炭 |
•高い生産性 •低燃料および建設費 |
•温室効果ガスを最も多く排出するものです •放出されたガスが原因 酸性雨
•汚染は呼吸器系の問題を引き起こします |
熱電から 天然ガス |
•石炭に比べて地域の汚染が少ない •低い建設費 |
•温室効果ガスの排出量が多い •燃料費の非常に大きな変動（石油価格に関連） |
熱電から バイオマス |
•低燃料および建設費 •温室効果ガス排出量が少ない |
•バイオマスを生み出す植物の栽培のための森林伐採の可能性。 •土地空間を食糧生産と争う |
熱核 |
•温室効果ガスの排出はほとんどありません。 •高い生産性 |
•高コスト • の生産 放射性ゴミ
•事故の結果は非常に深刻です |
も参照してください：
- エネルギー源
- エネルギー源演習（テンプレート付き）.
