Energiethermisch is een brede term, gebruikt om verschillende thermodynamische grootheden uit te drukken, zoals: interne energie of een bedrag van warmte uitgewisseld tussen systemen van veel verschillendetemperaturen. In dit artikel behandelen we thermische energie als synoniem voor: energieintern, die kan worden opgevat als de som van de energieënkinetiek en potentieel Van atomen en moleculen die een thermodynamisch systeem vormen.
Kijkenook:Bekijk voordat je verder gaat een geweldige samenvatting over thermologie
Thermische energie
Energiethermisch is het resultaat van som geeft energiekinetiek en potentieel van alle samenstellende deeltjes van een lichaam. thermische energie Het hangt er van afdirect geeft temperatuur-absoluut van het lichaam, gemeten in kelvin (K), en hangt ook af van de hoeveelheid gradeninvrijheid van het systeem, dat wil zeggen: het aantal richtingen waarin moleculen kunnen bewegen, trillen, oscilleren of zelfs roteren.
O stellinggeeftuitrustingspartitie van energie stelt dat: bij elke vrijheidsgraad van een systeem, de interne energie kan worden berekend uit een geheel veelvoud van de uitdrukking ½ kBT, waarbij Kb de. is constanteinBoltzmann en T is de temperatuur- gemeten in kelvin. De formule die wordt gebruikt om de thermische energie van een ideaal monoatomair gas te berekenen, wordt hieronder weergegeven, bekijk het eens:
KB – Boltzmann-constante (KB = 1,38.10-23 m².kg/s². K)
Aangezien de thermische energie van ideale gassen wordt uitgedrukt door de bovenstaande formule en de voorstelt energiekinetiekgemiddelde van het systeem kunnen we de volgende gelijkheid schrijven:
Kijkenook:Welke kleur heeft het water tenslotte?
Met behulp van de bovenstaande formule is het mogelijk schattingde gemiddelde vertaalsnelheid van de atomen die aanwezig zijn in de atmosferisch gas. Rekening houdend met een temperatuur van 25 °C en atomen van zuurstof (M = 16 g/mol), vonden we een gemiddelde snelheid van 680 m/s of 1525 km/h - dit is de snelheid waarmee atmosferische gasdeeltjes ons de hele tijd raken.
In het geval van een twee-atomig gas wordt de factor ½k toegevoegd aan de uitdrukking die wordt gebruikt voor een-atomige gassenBT, als gevolg van de toename van één vrijheidsgraad, resulterend in de volgende uitdrukking:
Volgens de eerste wet van thermodynamica, een energiethermisch van een systeem kan worden omgezet in andere vormen van energie, zoals: warmte en werk. Warmte verwijst bijvoorbeeld naar de overdrachtinenergiethermisch,uitsluitend door temperatuurverschil tussen een systeem en zijn omgeving; werk heeft op zijn beurt betrekking op het uitoefenen van krachten op het systeem of door het systeem.
In die zin kan het werk worden gebruikt om een zuiger te verplaatsen, zoals bij stoomlocomotieven, en ook in verbrandingsmotoren, die vrijwel alle huidige motorvoertuigen aandrijven. Hieronder brengen we de eerste wet van de thermodynamica, let op:
Volgens de 1e wet van de thermodynamica is de variatie van interne energie het verschil tussen arbeid en warmte.
Er zijn andere manieren om de thermische energiemodulus van een lichaam te berekenen, in het geval van: gassenidealen, waarin de potentiële energie tussen deeltjes als nul wordt beschouwd, hiervoor drukken we de interne energie uit in termen van het aantal mollen (n) en ook van de universele constante van perfecte gassen (R), controleer:
n - aantal mol (mol)
R – universele constante van perfecte gassen (R = 0,082 atm. l/mol. K of 8,31 J/mol. K)
Nog steeds binnen het bereik van perfecte gassen, gecombineerd met de clapeyron-vergelijking (PV = nRT), met de energiedefinitie zichtbaar, is het mogelijk om een nieuwe uitdrukking te krijgen, let op:
P – druk (Pa)
V – inhoud (m³)
Zie ook:Warme lucht stijgt en koude lucht daalt, maar waarom?
Voordelen en nadelen van thermische energie
Dagelijks maken we gebruik van een groot aantal bronneninenergiethermisch energie te produceren. O Menselijk lichaamverbruikt bijvoorbeeld veel voedingsstoffen om de thermische energie op te wekken die nodig is voor het functioneren van onze vitale processen. veel van de elektriciteit geproduceerd in de wereld het hangt af van ons vermogen om thermische energie om te zetten in elektriciteit.
Bekijk de middelen die thermische energie gebruiken om elektriciteit te produceren en de belangrijkste voor- en nadelen:
soort plant |
Voordelen |
nadelen |
thermonucleaire fabriek |
Lage uitstoot van vervuilende gassen en hoog rendement |
Productie van radioactief afval en blootstelling aan straling |
Kolengestookte thermo-elektrische centrale power |
Grote energieproductie en lage kosten |
Emissie van vervuilende en broeikasgassen |
Thermo-elektrische centrale aangedreven door aardgas |
Minder vervuiling dan kolenverbranding |
De kosten variëren sterk, aangezien aardgas een aardoliederivaat is |
Biomassa-aangedreven thermo-elektrische installatie |
Lage installatiekosten en lage uitstoot van broeikasgassen |
Ontbossing en grote monocultuurplantages |
geothermische installatie |
Vervuilt niet |
Hoge installatie- en onderhoudskosten |
Zie ook: Leer hydrostatica voor eens en voor altijd!
Oefeningen op thermische energie
Vraag 1) Twee mol van een ideaal diatomisch gas ontmoeten elkaar bij een temperatuur van 127 °C. De thermische energie van dit gas is ongeveer:
Gegevens: 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
Feedback: Letter B
Resolutie:
Laten we de energie van het gas berekenen met behulp van de volgende uitdrukking, aangezien het gas echter diatomisch is, voordat u dit doet, is het noodzakelijk om de temperatuur om te rekenen van graden Celsius naar Kelvin, let op de berekening:
Volgens berekeningen heeft dit twee-atomige gas een energie van 16.620 J, dat wil zeggen ongeveer 1,7.104 J, indien uitgedrukt in wetenschappelijke notatie en met gebruikmaking van de afrondingsregels.
Vraag 2) Drie mol van een ideaal monoatomisch gas ontvangen een hoeveelheid warmte gelijk aan 5,102 cal en voert een taak uit van 2,102 kalk tijdens het proces. Bepaal de temperatuurvariatie die dit gas ervaart, in graden Celsius.
Gegevens: R = 0,082 atm. l/mol. K
a) 214°C
b) 813°C
c) 1620 °C
d) 740°C
e) 370°C
Feedback: Letter B
Resolutie:
Om deze oefening op te lossen, is het noodzakelijk dat we twee verschillende formules combineren, de eerste wet van thermodynamica, die de energievariatie bepaalt, en de formule van de thermische energie van het ideale monoatomaire gas, kijk maar:
Nadat we de gegevens in de formules hebben vervangen, vinden we een variatie van 813 °C, dus het juiste alternatief is de letter B.
Door mij Rafael Helerbrock
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm