Energiatermiczny jest szerokim terminem, używanym do wyrażania różnych wielkości termodynamicznych, takich jak energia wewnętrzna lub ilość ciepło wymieniane między systemami wiele różnychtemperatury. W tym artykule energię cieplną będziemy traktować jako synonim słowa energiawewnętrzny, co można rozumieć jako sumę energiekinetyka i potencjał Z atomy oraz cząsteczki tworzące układ termodynamiczny.
Popatrzrównież:Zanim przejdziesz dalej, sprawdź niesamowite podsumowanie dotyczące termologii
Energia cieplna
Energiatermiczny jest wynikiem suma daje energiakinetyka i potencjał wszystkich cząstek składowych ciała. energia cieplna To zależybezpośrednio daje temperaturaabsolutny ciała, mierzonej w kelwinach (K), a także zależy od ilości stopniewwolność układu, czyli: liczbę kierunków, w których cząsteczki mogą się poruszać, wibrować, oscylować, a nawet obracać.
O twierdzeniedajeekwipartycja energii stwierdza, że: na każdym stopniu swobody układu, jego energię wewnętrzną można obliczyć z całkowitej wielokrotności wyrażenia ½ k bT, gdzie Kb to staływBoltzmanna i T jest temperatura mierzone w kelwinach. Wzór używany do obliczenia energii cieplnej idealnego gazu jednoatomowego pokazano poniżej, sprawdź to:
Kb – stała Boltzmanna (Kb = 1,38.10-23 m².kg/s². K)
Ponieważ energia cieplna gazów doskonałych jest wyrażona powyższym wzorem i reprezentuje energiakinetykaśredni systemu możemy zapisać następującą równość:
Popatrzrównież:W końcu jakiego koloru jest woda?
Korzystając z powyższego wzoru, jest to możliwe oszacowanieśrednia prędkość translacyjna atomów obecnych w gaz atmosferyczny. Biorąc pod uwagę temperaturę 25 °C i biorąc atomy z tlen (M = 16 g/mol), znaleźliśmy średnią prędkość 680 m/s lub 1525 km/h — jest to prędkość, z jaką cały czas uderzają w nas cząsteczki gazu atmosferycznego.
W przypadku gazu dwuatomowego współczynnik ½k dodaje się do wyrażenia stosowanego dla gazów jednoatomowychbT, ze względu na wzrost o jeden stopień swobody, co daje następujące wyrażenie:
Według pierwsze prawo termodynamika, a energiatermiczny systemu można przekształcić w inne formy energii, takie jak ciepło i praca. Upał, na przykład, odnosi się do transferwenergiatermiczny,wyłącznie ze względu na różnicę temperatur pomiędzy systemem a jego otoczeniem; praca z kolei dotyczy przykładania sił na system lub przez system.
W tym sensie praca może być wykorzystana do poruszania tłokiem, jak w lokomotywach parowych, a także w silniki z zapłonem wewnętrznym, które napędzają praktycznie wszystkie obecne pojazdy silnikowe. Poniżej przedstawiamy pierwszą zasadę termodynamiki, uwaga:
Zgodnie z I zasadą termodynamiki zmienność energii wewnętrznej jest różnicą między pracą a ciepłem.
Istnieją inne sposoby obliczania modułu energii cieplnej ciała, w przypadku gazyideały, w którym energia potencjalna między cząstkami jest uważana za zerową, w tym celu wyrażamy energię wewnętrzną w postaci liczby krety (n) a także z uniwersalna stała gazów doskonałych (R), sprawdź:
n - liczba moli (mol)
R – uniwersalna stała gazów doskonałych (R = 0,082 atm. l/mol. K lub 8,31 J/mol. K)
Wciąż w zakresie gazów doskonałych, łącząc równanie Clapeyrona (PV = nRT), z odsłoniętą definicją energii, możliwe jest uzyskanie nowego wyrażenia, uwaga:
P – ciśnienie (Pa)
V – objętość (m³)
Zobacz też:Ciepłe powietrze unosi się, a zimne opada, ale dlaczego?
Zalety i wady energii cieplnej
Codziennie korzystamy z dużej liczby źródławenergiatermiczny do produkcji energii. O Ludzkie ciało, na przykład, zużywa dużo składniki odżywcze do generowania energii cieplnej niezbędnej do funkcjonowania naszych procesów życiowych. wiele z Elektryczność produkowane na świecie zależy to od naszej zdolności do przekształcania energii cieplnej w energię elektryczną.
Zapoznaj się ze środkami wykorzystującymi energię cieplną do produkcji energii elektrycznej oraz jej głównymi zaletami i wadami:
rodzaj rośliny |
Korzyści |
Niedogodności |
roślina termojądrowa |
Niska emisja zanieczyszczających gazów i wysoka wydajność |
Produkcja odpadów promieniotwórczych i narażenie na promieniowanie |
Elektrownia termoelektryczna opalana węglem kamiennym |
Duża produkcja energii i niski koszt |
Emisja zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych |
Elektrownia termoelektryczna zasilana gazem ziemnym |
Mniej zanieczyszczeń niż spalanie węgla |
Jego koszt jest bardzo zróżnicowany, ponieważ gaz ziemny jest pochodną ropy naftowej |
Elektrownia termoelektryczna na biomasę |
Niski koszt instalacji i niska emisja gazów cieplarnianych |
Wylesianie i duże plantacje monokulturowe |
elektrownia geotermalna |
nie zanieczyszcza |
Wysokie koszty instalacji i konserwacji |
Zobacz też: Naucz się hydrostatyki raz na zawsze!
Ćwiczenia z energii cieplnej
Pytanie 1) W temperaturze 127°C spotykają się dwa mole idealnego gazu dwuatomowego. Energia cieplna tego gazu wynosi w przybliżeniu:
Dane: R = 8,31 J/mol. K
a) 1.5.106 jot
b) 1.7.104 jot
c) 8.5.103 jot
d) 5.3.104 jot
e) 8.5.104 jot
Sprzężenie zwrotne: Literka B
Rozkład:
Obliczmy energię gazu korzystając z następującego wyrażenia, ponieważ gaz jest dwuatomowy, zanim to zrobisz, konieczne jest przeliczenie temperatury ze stopni Celsjusza na kelwiny, zwróć uwagę na obliczenie:
Według obliczeń ten dwuatomowy gaz ma energię 16 620 J, czyli około 1,7.104 jot, jeśli jest wyrażony w notacji naukowej i przy użyciu reguł zaokrąglania.
Pytanie 2) Trzy mole idealnego gazu jednoatomowego otrzymują ilość ciepła równą 5,102 cal i wykonuje pracę 2,102 wapno podczas procesu. Określ w stopniach Celsjusza zmianę temperatury, jakiej doświadcza ten gaz.
Dane: R = 0,082 atm. l/mol. K
a) 214°C
b) 813°C
c) 1620 °C
d) 740°C
e) 370°C
Sprzężenie zwrotne: Literka B
Rozkład:
Aby rozwiązać to ćwiczenie, konieczne jest połączenie dwóch różnych formuł, pierwszej zasady termodynamika, która określa zmienność energii, oraz wzór na energię cieplną idealnego gazu jednoatomowego, zegarek:
Po zastąpieniu danych we wzorach znajdujemy zmienność 813 °C, więc prawidłową alternatywą jest litera B.
Przeze mnie Rafael Helerbrock
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm