Šilumos energija arba vidinė energija apibrėžiama kaip kinetinės ir potencialios energijos, susijusios su materiją sudarančiais mikroskopiniais elementais, suma.
Kūnus sudarantys atomai ir molekulės turi atsitiktinius vertimo, sukimosi ir vibracijos judesius. Šis judėjimas vadinamas terminiu maišymu.
Sistemos šiluminės energijos pokytis įvyksta dėl darbo ar šilumos.
Pavyzdžiui, kai dviračio padangai pripūsti naudojame rankinį siurblį, pastebime, kad siurblys įkaista. Šiuo atveju šiluminės energijos padidėjimas įvyko mechaniškai perduodant energiją (darbą).
Šilumos perdavimas paprastai padidina molekulių ir atomų sujaudinimą kūne. Dėl to padidėja šiluminė energija, taigi ir jos temperatūra.
Susilietus dviem skirtingos temperatūros kūnams, tarp jų vyksta energijos perdavimas. Po tam tikro laiko abiejų temperatūra bus vienoda, tai yra, pasieks terminis balansas.
Šiluminė energija, šiluma ir temperatūra
Nors kasdieniame gyvenime yra painiojamos temperatūros, šilumos ir šiluminės energijos sąvokos, fiziškai jos nėra tas pats dalykas.
Šiluma yra perduodama energija, todėl nėra prasmės sakyti, kad kūnas turi šilumą. Iš tikrųjų kūnas turi vidinę arba šiluminę energiją.
Temperatūra kiekybiškai apibūdina karšto ir šalto sąvokas. Be to, tai yra savybė, kuri reguliuoja šilumos perdavimą tarp dviejų kūnų.
Energijos perdavimas šilumos pavidalu vyksta tik dėl dviejų kūnų temperatūrų skirtumo. Tai vyksta spontaniškai iš kūno, kurio temperatūra yra aukščiausia iki žemiausios.
Yra trys būdai šiluma pasklido: laidumas, konvekcija ir švitinimas.
At vairuoja, šiluminė energija perduodama per molekulinį maišymą. At konvekcija energija sklinda judant kaitinamam skysčiui, nes tankis kinta priklausomai nuo temperatūros.
jau terminis apšvitinimas, perdavimas vyksta per elektromagnetines bangas.
Norėdami sužinoti daugiau, skaitykite taip pat Šiluma ir temperatūra
Formulė
Vidutinę idealių dujų, susidariusių tik iš vieno atomo tipo, energiją galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
Esamas,
U: vidinė energija. Tarptautinės sistemos vienetas yra džaulis (J)
n: dujų molinis skaičius
R: ideali dujų konstanta
T: temperatūra kelvinais (K)
Pavyzdys
Kokia yra 2 molių tobulų dujų, kurių temperatūra tam tikru metu yra 27 ° C, vidinė energija?
Apsvarstykite R = 8,31 J / mol. K.
Pirmiausia turime pakeisti temperatūrą į kelviną, taigi turėsime:
T = 27 + 273 = 300 K
Tada tiesiog pakeiskite jį į formulę
Šiluminės energijos naudojimas
Nuo pat pradžių mes naudojome saulės šiluminę energiją. Be to, žmogus visada stengėsi sukurti įrenginius, galinčius paversti ir padauginti šiuos išteklius į naudingą energiją, daugiausia gaminant elektros ir transportavimas.
Šilumos energijos pavertimas elektros energija, kuri bus naudojama plačiai, vykdoma termoelektrinėse ir termobranduolinėse jėgainėse.
Šiuose įrenginiuose šiek tiek kuro sunaudojama katilo vandeniui pašildyti. Gautas garas juda turbinas, prijungtas prie elektros energijos generatoriaus.
Viduje konors termobranduolinės elektrinės, vanduo kaitinamas per šiluminę energiją, išsiskiriančią dėl radioaktyviųjų elementų branduolio dalijimosi reakcijos.
jau termoelektriniai augalai, naudoti atsinaujinančių ir neatsinaujinančių žaliavų deginimą tam pačiam tikslui.
Privalumai ir trūkumai
Termoelektrinių elektrinių pranašumas apskritai yra tas, kad jas galima įrengti netoli vartojimo centrų, o tai sumažina išlaidas įrengiant skirstomuosius tinklus. Be to, jie nepriklauso nuo natūralių veiksnių, kurie veikia, kaip yra augalų atveju hidroelektrinės ir vėjas.
Tačiau jie taip pat yra antras pagal dydį dujinių dujų gamintojas. šiltnamio efektas. Pagrindinis jo poveikis yra teršiančių dujų, mažinančių oro kokybę, išmetimas ir upių vandenų atšilimas.
Šio tipo augalai skiriasi priklausomai nuo naudojamo kuro rūšies. Žemiau esančioje lentelėje parodome pagrindinių naudojamų degalų pranašumus ir trūkumus.
augalų tipas |
Privalumai |
Trūkumai |
|---|---|---|
Termoelektrinis į Anglis |
• Didelis produktyvumas • Mažos kuro ir statybos sąnaudos |
• Daugiausia išmetama šiltnamio efektą sukeliančių dujų • Išmetamos dujos sukelia rūgštūs lietūs
• Tarša sukelia kvėpavimo sutrikimus |
Termoelektrinis į gamtinių dujų |
• Mažesnė vietinė tarša, palyginti su anglimi • Maža statybos kaina |
• Didelis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas • Labai dideli kuro kainų skirtumai (susiję su naftos kaina) |
Termoelektrinis į biomasė |
• Mažos kuro ir statybos sąnaudos • Mažas šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas |
• Galimybė kirsti miškus auginant augalus, iš kurių atsiras biomasė. • Ginčykite žemės plotą su maisto gamyba |
Termobranduolinis |
• Šiltnamio efektą sukeliančių dujų praktiškai nėra • Didelis produktyvumas |
• Aukšta kaina • gamyba radioaktyvios šiukšlės
• Avarijų pasekmės yra labai rimtos |
Taip pat žiūrėkite:
- Energijos šaltiniai
- Energijos šaltinių pratimai (su šablonu).
