Energijaterminis yra platus terminas, vartojamas išreikšti skirtingus termodinaminius dydžius, tokius kaip vidinė energija arba suma šilumos sistemos, kuria keičiamasi daug skirtingųtemperatūros. Šiame straipsnyje šiluminę energiją vertinsime kaip sinonimą energijosvidinis, kuris gali būti suprantamas kaip energijoskinetika ir potencialus Nuo atomai ir molekulės, sudarančios termodinaminę sistemą.
Pažiūrėktaip pat:Prieš tęsdami, peržiūrėkite nuostabią termologijos santrauką
Šiluminė energija
Energijaterminis yra rezultatas suma duoda energijoskinetika ir potencialus visų sudedamųjų kūno dalelių. šiluminė energija Priklausotiesiogiai duoda temperatūraabsoliutus kūno, matuojamas kelvinais (K), taip pat priklauso nuo kūno kiekio laipsniųįlaisvė sistemos, tai yra: krypčių, kuriomis molekulės gali judėti, vibruoti, svyruoti ar net pasisukti, skaičius.
O teoremaduodaekvivalentas energijos teigia, kad: kiekvienu sistemos laisvės laipsniu jos vidinę energiją galima apskaičiuoti iš sveiko skaičiaus kartotinio išraiškos ½ k BT, kur Kb yra pastovusįBoltzmannas o T yra temperatūra matuojamas kelvinais. Žemiau parodyta formulė, naudojama idealių monoatominių dujų šiluminei energijai apskaičiuoti, patikrinkite:
K.B - Boltzmanno konstanta (K.B = 1,38.10-23 m².kg / s². K)
Kadangi idealių dujų šiluminė energija išreiškiama aukščiau pateikta formule ir reiškia energijoskinetikavidutinis sistemos, galime parašyti tokią lygybę:
Pažiūrėktaip pat:Galų gale, kokia spalva yra vanduo?
Naudojant aukščiau pateiktą formulę, tai įmanoma sąmatavidutinis vertimo greitis atomų, esančių atmosferos dujos. Atsižvelgiant į 25 ° C temperatūrą ir atsižvelgiant į atomus deguonies (M = 16 g / mol) nustatėme, kad vidutinis greitis yra 680 m / s arba 1525 km / h - būtent tokiu greičiu mus visą laiką trenkia atmosferos dujų dalelės.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Diatominių dujų atveju prie monoatominių dujų išraiškos pridedamas koeficientas ½kBT, padidėjus vienam laisvės laipsniui, atsiranda tokia išraiška:
Pagal pirmasis įstatymas termodinamika, a energijosterminis sistemos gali būti paverstos kitomis energijos formomis, tokiomis kaip šilumos ir darbas. Pavyzdžiui, šiluma reiškia perkėlimasįenergijosterminis,išimtinai dėl temperatūrų skirtumo tarp sistemos ir jos aplinkos; darbas savo ruožtu yra susijęs su jėgų taikymu sistemai arba sistemai.
Šia prasme darbas gali būti naudojamas stūmokliui judinti, kaip garvežiais varomuose lokomotyvuose, taip pat vidaus degimo varikliai, varantys praktiškai visas dabartines motorines transporto priemones. Žemiau pateikiame pirmąjį termodinamikos dėsnį, atkreipkite dėmesį:
Pagal 1-ąjį termodinamikos dėsnį, vidinės energijos kitimas yra skirtumas tarp darbo ir šilumos.
Yra ir kitų būdų, kaip apskaičiuoti kūno šiluminę energiją dujosidealai, kuriame potenciali energija tarp dalelių laikoma nuline, tam mes išreiškiame vidinę energiją skaičiumi apgamai n) ir iš visuotinė tobulų dujų konstanta (R), patikrinkite:
n - apgamų skaičius (mol)
R - universali tobulų dujų konstanta (R = 0,082 atm. L / mol. K arba 8,31 J / mol. K)
Vis dar patenka į tobulų dujų apimtį, derinant klapeirono lygtis (PV = nRT), veikiant energijos apibrėžimui, galima gauti naują išraišką, pastaba:
P - slėgis (Pa)
V - tūris (m³)
Taip pat žiūrėkite:Šiltas oras kyla ir šaltas oras krenta, bet kodėl?
Šiluminės energijos privalumai ir trūkumai
Kiekvieną dieną mes naudojame daugybę šaltiniaiįenergijosterminis gaminti energiją. O Žmogaus kūnas, pavyzdžiui, sunaudoja daug maistinių medžiagų generuoti šiluminę energiją, reikalingą mūsų gyvybinių procesų funkcionavimui. didžioji dalis elektros gaminamas pasaulyje tai priklauso nuo mūsų sugebėjimo šiluminę energiją paversti elektra.
Peržiūrėkite būdus, kurie naudoja šiluminę energiją elektrai gaminti, ir pagrindinius jos privalumus bei trūkumus:
augalų tipas |
Privalumai |
Trūkumai |
termobranduolinė elektrinė |
Mažas teršiančių dujų išmetimas ir didelis efektyvumas |
Radioaktyviųjų atliekų susidarymas ir radiacijos poveikis |
Akmens anglimi kūrenama termoelektrinė |
Didelė energijos gamyba ir mažos sąnaudos |
Teršiančių ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija |
Termoelektrinė, varoma gamtinėmis dujomis |
Mažiau taršos nei degant anglims |
Jo kaina labai skiriasi, nes gamtinės dujos yra naftos darinys |
Biomase varoma termoelektrinė |
Mažos įrengimo išlaidos ir mažas šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas |
Miškų kirtimas ir didelės monokultūrinės plantacijos |
geoterminis augalas |
Netvirtina |
Didelės montavimo ir priežiūros išlaidos |
Taip pat žiūrėkite: Išmokite hidrostatiką kartą ir visiems laikams!
Šilumos energijos pratimai
Klausimas 1) Du idealių diatominių dujų moliai susitinka 127 ° C temperatūroje. Šių dujų šiluminė energija yra maždaug:
Duomenys: R = 8,31 J / mol. K.
a) 1.5.106 Dž
b) 1.7.104 Dž
c) 8.5.103 Dž
d) 5.3.104 Dž
e) 8.5.104 Dž
Šablonas: B raidė
Rezoliucija:
Apskaičiuokime dujų energiją naudodami šią išraišką, nes dujos yra diatominės, tačiau prieš tai reikia pakeisti temperatūrą nuo Celsijaus laipsnių į Kelviną, atkreipkite dėmesį į skaičiavimas:
Pagal skaičiavimus, šių diatominių dujų energija yra 16 620 J, tai yra maždaug 1,7.104 Dž, jei jis išreikštas moksliniu užrašymu ir naudojant apvalinimo taisykles.
2 klausimas) Trys idealių monoatominių dujų moliai gauna šilumos kiekį, lygų 5,102 cal ir atlieka 2,10 darbo2 kalkės proceso metu. Nustatykite šių dujų temperatūros svyravimą Celsijaus laipsniais.
Duomenys: R = 0,082 atm. L / mol. K.
a) 214 ° C
b) 813 ° C
c) 1620 ° C
d) 740 ° C
e) 370 ° C
Šablonas: B raidė
Rezoliucija:
Norint išspręsti šį pratimą, būtina sujungti dvi skirtingas formules, pirmąjį dėsnį termodinamika, kuri lemia energijos kitimą, ir idealių monoatominių dujų šiluminės energijos formulė, žiūrėti:
Pakeitę formulių duomenis, randame 813 ° C variaciją, taigi teisinga alternatyva yra B raidė.
Mano. Rafaelis Helerbrockas
