Energitermisk er et bredt begrep som brukes til å uttrykke forskjellige termodynamiske størrelser, for eksempel indre energi eller et beløp på varme utvekslet mellom systemer av mange forskjelligetemperaturer. I denne artikkelen vil vi behandle termisk energi som et synonym for energiinnvendig, som kan forstås som summen av energierkinetikk og potensiell Fra atomer og molekyler som utgjør et termodynamisk system.
Seogså:Før du fortsetter, sjekk ut et fantastisk sammendrag om termologi
Termisk energi
Energitermisk er resultatet av sum gir energikinetikk og potensiell av alle kroppens bestanddeler. Termisk energi Det kommer an pådirekte gir temperaturabsolutt av kroppen, målt i kelvin (K), og avhenger også av mengden av graderifrihet av systemet, det vil si: antall retninger der molekyler kan bevege seg, vibrere, svinge eller til og med rotere.
O setninggirequipartition av energi sier at: ved hver grad av frihet i et system, kan dets indre energi beregnes fra et helt tallmultipel av uttrykket ½ k BT, hvor Kb er konstantiBoltzmann og T er temperatur målt i kelvin. Formelen som brukes til å beregne den termiske energien til en ideell monoatomisk gass er vist nedenfor, sjekk den ut:
KB - Boltzmann konstant (KB = 1,38.10-23 m².kg / s². K)
Siden den termiske energien til ideelle gasser uttrykkes med formelen ovenfor og representerer energikinetikkgjennomsnitt av systemet, kan vi skrive følgende likhet:
Seogså:Tross alt, hvilken farge er vannet?
Ved å bruke formelen ovenfor er det mulig anslaggjennomsnittlig translasjonshastighet av atomene som er tilstede i atmosfærisk gass. Tar vi hensyn til en temperatur på 25 ° C og tar atomer på oksygen (M = 16 g / mol), fant vi en gjennomsnittsfart på 680 m / s eller 1525 km / t - dette er hastigheten som atmosfæriske gasspartikler treffer oss hele tiden.
Når det gjelder en diatomær gass, legges faktoren ½k til uttrykket som brukes for monoatomiske gasserBT, på grunn av økningen av en grad av frihet, noe som resulterer i følgende uttrykk:
Ifølge første lov av termodynamikk, a energitermisk av et system kan konverteres til andre former for energi, for eksempel varme og arbeid. Varmen refererer for eksempel til overføreienergitermisk,utelukkende på grunn av temperaturforskjell mellom et system og dets omgivelser; arbeid, i sin tur, gjelder påføring av krefter på systemet eller av systemet.
I denne forstand kan arbeidet brukes til å flytte et stempel, som i dampdrevne lokomotiver, og også inn interne forbrenningsmotorer, som driver nesten alle nåværende motorvogner. Nedenfor tar vi den første loven om termodynamikk, merk:
I henhold til termodynamikkens første lov er variasjonen av indre energi forskjellen mellom arbeid og varme.
Det er andre måter å beregne kroppens termiske energimodul på, i tilfelle gasseridealer, der den potensielle energien mellom partikler blir ansett som null, for dette uttrykker vi den indre energien i form av antall føflekker (n) og også fra universell konstant av perfekte gasser (R), sjekk:
n - antall mol (mol)
R - universell konstant av perfekte gasser (R = 0,082 atm. L / mol. K eller 8,31 J / mol. K)
Fortsatt innenfor rammen av perfekte gasser, og kombinerer clapeyron-ligning (PV = nRT), med energidefinisjonen utsatt, er det mulig å få et nytt uttrykk, merk:
P - trykk (Pa)
V - volum (m³)
Se også:Varm luft stiger og kald luft faller, men hvorfor?
Fordeler og ulemper med termisk energi
Hver dag bruker vi et stort antall kilderienergitermisk å produsere energi. O Menneskekroppenforbruker for eksempel mye næringsstoffer å generere den termiske energien som er nødvendig for å fungere for våre vitale prosesser. mye av elektrisitet produsert i verden det avhenger av vår evne til å transformere termisk energi til elektrisitet.
Sjekk virkemidlene som bruker termisk energi til å produsere elektrisitet og dens viktigste fordeler og ulemper:
type plante |
fordeler |
Ulemper |
termonukleært anlegg |
Lavt utslipp av forurensende gasser og høy effektivitet |
Produksjon av radioaktivt avfall og strålingseksponering |
Kullfyrt termoelektrisk kraftverk |
Stor energiproduksjon og lave kostnader |
Utslipp av forurensende og klimagasser |
Termoelektrisk kraftverk drevet av naturgass |
Mindre forurensning enn kullforbrenning |
Kostnadene varierer mye siden naturgass er et petroleumsderivat |
Biomassedrevet termoelektrisk anlegg |
Lav installasjonskostnad og lave klimagassutslipp |
Avskoging og store monokulturplantasjer |
geotermisk anlegg |
Forurenser ikke |
Høye installasjons- og vedlikeholdskostnader |
Se også: Lær hydrostatikk en gang for alle!
Øvelser på termisk energi
Spørsmål 1) To mol av en ideell kiselgur møtes ved en temperatur på 127 ° C. Den termiske energien til denne gassen er omtrent:
Data: 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
Tilbakemelding: Bokstav B
Vedtak:
La oss beregne energien til gassen ved å bruke følgende uttrykk, siden gassen er diatomisk, men før du gjør det, er det nødvendig å konvertere temperaturen fra celsius til kelvin, merk deg beregning:
I følge beregninger har denne diatomagassen en energi på 16 620 J, det vil si omtrent 1,7.104 J, hvis uttrykt i vitenskapelig notasjon og ved bruk av avrundingsreglene.
Spørsmål 2) Tre mol av en ideell monoatomisk gass mottar en mengde varme som tilsvarer 5,102 cal og utfører en jobb på 2.102 kalk under prosessen. Bestem temperaturvariasjonen denne gassen opplever, i grader Celsius.
Data: R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 214 ° C
b) 813 ° C
c) 1620 ° C
d) 740 ° C
e) 370 ° C
Tilbakemelding: Bokstav B
Vedtak:
For å løse denne øvelsen er det nødvendig at vi kombinerer to forskjellige formler, den første loven om termodynamikk, som bestemmer energivariasjonen, og formelen for den termiske energien til den ideelle monoatomiske gassen, se:
Etter at vi har erstattet dataene i formlene, finner vi en variasjon på 813 ° C, så det riktige alternativet er bokstaven B.
Av meg. Rafael Helerbrock
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm
