Termiskā enerģija: definīcija un vingrinājumi

Enerģijatermiskā ir plašs termins, ko lieto, lai izteiktu dažādus termodinamiskos lielumus, piemēram, iekšējā enerģija vai summa karstums - apmainās ar daudz dažādutemperatūras. Šajā rakstā mēs apstrādāsim siltumenerģiju kā sinonīmu enerģijaiekšējs, ko var saprast kā enerģijaskinētika un potenciālu No atomi un molekulas, kas veido termodinamisko sistēmu.

Skatiesarī:Pirms turpināt, iepazīstieties ar pārsteidzošu kopsavilkumu par termoloģiju

Siltumenerģija

Enerģijatermiskā ir rezultāts summa dod enerģijakinētika un potenciālu no visām ķermeņa daļiņām. siltumenerģija Tas ir atkarīgs notieši dod temperatūraabsolūts ķermeņa, mērot kelvinos (K), un tas ir atkarīgs arī no ķermeņa daudzuma grādiiekšābrīvība no sistēmas, tas ir: virzienu skaits, kuros molekulas var pārvietoties, vibrēt, svārstīties vai pat griezties.

Termoelektrostacijas pārveido siltumenerģiju par elektroenerģiju.

O teorēmadodekvivalents enerģijas norāda, ka: katrā sistēmas brīvības pakāpē tās iekšējo enerģiju var aprēķināt no izteiksmes ½ k vesela skaitļa reizinājuma

_BT, kur Kb ir nemainīgsiekšāBoltmans un T ir temperatūra mērot kelvinos. Zemāk parādīta formula, kas izmantota ideālas monoatomiskās gāzes siltumenerģijas aprēķināšanai, pārbaudiet to:

K_B - Boltzmana konstante (K_B = 1,38.10^-23 m².kg / s². K)

Tā kā ideālo gāzu siltumenerģija tiek izteikta ar iepriekš minēto formulu un apzīmē enerģijakinētikavidēji no sistēmas, mēs varam uzrakstīt šādu vienlīdzību:

Ideālas monoatomiskās gāzes daļiņu ātruma sadalījums.

Skatiesarī:Galu galā, kāda krāsa ir ūdens?

Izmantojot iepriekš minēto formulu, tas ir iespējams novērtējumsvidējais tulkošanas ātrums no atomiem, kas atrodas atmosfēras gāze. Ņemot vērā 25 ° C temperatūru un ņemot atomus skābeklis (M = 16 g / mol), mēs atradām vidējo ātrumu 680 m / s vai 1525 km / h - tas ir ātrums, ar kādu atmosfēras gāzes daļiņas mūs visu laiku sit.

Diatomiskās gāzes gadījumā izteiksmei, ko izmanto monoatomiskām gāzēm, pievieno koeficientu ½k_BT, palielinoties vienai brīvības pakāpei, iegūstot šādu izteicienu:

Saskaņā ar pirmais likums termodinamika, a enerģijatermiskā sistēmas var pārveidot par citiem enerģijas veidiem, piemēram, karstums un darbs. Piemēram, siltums attiecas uz nodošanaiekšāenerģijatermiskā,tikai temperatūras starpības dēļ starp sistēmu un tās apkārtni; darbs savukārt attiecas uz spēku pielietošanu sistēmā vai sistēmā.

Šajā ziņā darbu var izmantot virzuļa pārvietošanai, tāpat kā tvaika lokomotīvēs, un arī iekšā iekšdedzes dzinēji, kas darbina praktiski visus pašreizējos mehāniskos transportlīdzekļus. Zemāk mēs ieviešam pirmo termodinamikas likumu, ņemiet vērā:

Saskaņā ar 1. termodinamikas likumu iekšējās enerģijas variācija ir atšķirība starp darbu un siltumu.

Ir arī citi veidi, kā aprēķināt ķermeņa siltumenerģijas moduli gāzesideāliem, kurā potenciālā enerģija starp daļiņām tiek uzskatīta par nulli, šim nolūkam mēs izsakām iekšējo enerģiju kā skaitli kurmji n) un arī no perfektu gāzu universālā konstante (R), pārbaudiet:

n - molu skaits (mol)

R - perfektu gāzu universālā konstante (R = 0,082 atm. L / mol. K vai 8,31 J / mol. K)

Joprojām ir ideālu gāzu tvērumā, apvienojot klapeirona vienādojums (PV = nRT), pakļaujot enerģijas definīciju, ir iespējams iegūt jaunu izteicienu, ņemiet vērā:

P - spiediens (Pa)

V - tilpums (m³)

Skatīt arī:Silts gaiss paceļas un auksts gaiss krīt, bet kāpēc?

Siltumenerģijas priekšrocības un trūkumi

Katru dienu mēs izmantojam lielu skaitu avotiemiekšāenerģijatermiskā lai ražotu enerģiju. O Cilvēka ķermenis, piemēram, patērē daudz barības vielas lai radītu siltumenerģiju, kas nepieciešama mūsu vitālo procesu darbībai. liela daļa elektrība ražots pasaulē tas ir atkarīgs no mūsu spējas pārveidot siltumenerģiju elektrībā.

Pārbaudiet līdzekļus, kas izmanto siltumenerģiju elektroenerģijas ražošanai, un tās galvenās priekšrocības un trūkumus:

augu tips	Ieguvumi	Trūkumi
termoelektrostacija	Zema piesārņojošo gāzu emisija un augsta efektivitāte	Radioaktīvo atkritumu rašanās un apstarošana
Termoelektriskā elektrostacija ar oglēm	Liela enerģijas ražošana un zemas izmaksas	Piesārņojošo un siltumnīcefekta gāzu emisija
Termoelektriskā elektrostacija, ko darbina ar dabasgāzi	Mazāk piesārņojuma nekā ogļu dedzināšana	Tā izmaksas ir ļoti atšķirīgas, jo dabasgāze ir naftas atvasinājums
Termoelektriskā iekārta ar biomasu	Zemas uzstādīšanas izmaksas un zemas siltumnīcefekta gāzu emisijas	Mežu izciršana un lielas monokultūras plantācijas
ģeotermālā iekārta	Nepolutē	Augstas uzstādīšanas un uzturēšanas izmaksas

Skatīt arī: Uzziniet hidrostatiku vienreiz un uz visiem laikiem!

Vingrinājumi par siltumenerģiju

Jautājums 1) Divi ideālas diatomiskās gāzes moli satiekas 127 ° C temperatūrā. Šīs gāzes siltumenerģija ir aptuveni:

Dati: 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

Veidne: B burts

Izšķirtspēja:

Aprēķināsim gāzes enerģiju, izmantojot šādu izteicienu, jo gāze tomēr ir diatomiska. pirms to darīt, ir jāpārvērš temperatūra no Celsija grādiem par Kelvinu, ņemiet vērā aprēķins:

Saskaņā ar aprēķiniem šīs diatomiskās gāzes enerģija ir 16 620 J, tas ir, aptuveni 1,7.10⁴ Dž, ja tas izteikts zinātniskā apzīmējumā un izmantojot noapaļošanas noteikumus.

2. jautājums) Trīs moli ideālas monoatomiskās gāzes saņem siltuma daudzumu, kas vienāds ar 5,10² cal un veic darbu 2,10² kaļķi procesa laikā. Nosakiet šīs gāzes temperatūras svārstības grādos pēc Celsija.

Dati: R = 0,082 atm. L / mol. K

a) 214 ° C

b) 813 ° C

c) 1620 ° C

d) 740 ° C

e) 370 ° C

Veidne: B burts

Izšķirtspēja:

Lai atrisinātu šo uzdevumu, ir jāapvieno divas atšķirīgas formulas, pirmais likums termodinamika, kas nosaka enerģijas variāciju, un ideālās monoatomiskās gāzes siltumenerģijas formula, skatīties:

Pēc datu aizstāšanas formulās atrodam variāciju 813 ° C, tāpēc pareizā alternatīva ir burts B.

Autors: Rafaels Helerbroks

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm