Energia termică: definiție și exerciții

Energietermic este un termen larg, folosit pentru a exprima diferite mărimi termodinamice, cum ar fi energie interna sau o cantitate de căldură schimbate între sisteme de multe diferitetemperaturile. În acest articol, vom trata energia termică ca un sinonim pentru energieintern, care poate fi înțeleasă ca suma energiicinetica și potenţial Din atomi și molecule care alcătuiesc un sistem termodinamic.

Uitede asemenea:Înainte de a continua, consultați un rezumat uimitor despre termologie

Energie termală

Energietermic este rezultatul sumă dă energiecinetica și potenţial a tuturor particulelor constitutive ale unui corp. energie termală Depindedirect dă temperaturaabsolut corpului, măsurat în kelvin (K) și depinde, de asemenea, de cantitatea de gradeînlibertate a sistemului, adică: numărul de direcții în care moleculele se pot mișca, vibra, oscila sau chiar roti.

Centralele termoelectrice transformă energia termică în energie electrică.

O teoremadăechipartition de energie afirmă că: la fiecare grad de libertate al unui sistem, energia sa internă poate fi calculată dintr-un multiplu întreg al expresiei ½ k

_BT, unde Kb este constantînBoltzmann iar T este temperatura măsurat în kelvin. Formula utilizată pentru a calcula energia termică a unui gaz monoatomic ideal este prezentată mai jos, verificați-o:

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

Deoarece energia termică a gazelor ideale este exprimată prin formula de mai sus și reprezintă energiecineticain medie din sistem, putem scrie următoarea egalitate:

Distribuția vitezei particulelor unui gaz monoatomic ideal.

Uitede asemenea:La urma urmei, ce culoare are apa?

Folosind formula de mai sus, este posibil estimaviteza medie de traducere a atomilor prezenți în gazul atmosferic. Luând în considerare o temperatură de 25 ° C și luând atomi de oxigen (M = 16 g / mol), am găsit o viteză medie de 680 m / s sau 1525 km / h - aceasta este viteza cu care particulele de gaz atmosferic ne lovesc tot timpul.

Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)

În cazul unui gaz diatomic, factorul ½k se adaugă la expresia utilizată pentru gazele monoatomice_BT, datorită creșterii unui grad de libertate, rezultând următoarea expresie:

In conformitate cu prima lege a termodinamica, A energietermic unui sistem poate fi transformat în alte forme de energie, cum ar fi căldură și muncă. Căldura, de exemplu, se referă la transferînenergietermic,exclusiv datorită diferenței de temperatură între un sistem și împrejurimile acestuia; la rândul său, munca se referă la aplicarea forțelor asupra sistemului sau de către sistem.

În acest sens, lucrarea poate fi utilizată pentru a mișca un piston, la fel ca în locomotivele cu abur, precum și în motoare de combustie internă, care alimentează practic toate autovehiculele actuale. Mai jos, aducem prima lege a termodinamicii, rețineți:

Conform primei legi a termodinamicii, variația energiei interne este diferența dintre muncă și căldură.

Există alte modalități de a calcula modulul de energie termică al unui corp, în cazul gazeidealuri, în care energia potențială dintre particule este considerată nulă, pentru aceasta exprimăm energia internă în termeni de număr de alunițe (n) și, de asemenea, din constanta universala a gazelor perfecte (R), verificați:

n - numărul de moli (mol)

R - constanta universală a gazelor perfecte (R = 0,082 atm. L / mol. K sau 8,31 J / mol. K)

Încă în aria gazelor perfecte, combinând ecuația clapeyron (PV = nRT), cu definiția energiei expusă, este posibil să obțineți o nouă expresie, rețineți:

P - presiune (Pa)

V - volum (m³)

Vezi și:Aerul cald crește și aerul rece cade, dar de ce?

Avantajele și dezavantajele energiei termice

În fiecare zi, folosim un număr mare de surseînenergietermic pentru a produce energie. O Corpul uman, de exemplu, consumă mult nutrienți pentru a genera energia termică necesară funcționării proceselor noastre vitale. o mare parte din electricitate produs în lume depinde de capacitatea noastră de a transforma energia termică în electricitate.

Consultați mijloacele care utilizează energia termică pentru a produce electricitate și principalele sale avantaje și dezavantaje:

tipul de plantă	Beneficii	Dezavantaje
centrală termonucleară	Emisii reduse de gaze poluante și eficiență ridicată	Producția de deșeuri radioactive și expunerea la radiații
Centrală termoelectrică pe cărbune	Producție mare de energie și cost redus	Emisia de gaze poluante și cu efect de seră
Centrală termoelectrică alimentată cu gaze naturale	Mai puțină poluare decât arderea cărbunelui	Costul său variază foarte mult, deoarece gazul natural este un derivat petrolier
Centrală termoelectrică alimentată cu biomasă	Cost redus de instalare și emisii reduse de gaze cu efect de seră	Defrișări și mari plantații de monocultură
plantă geotermală	Nu poluează	Cost ridicat de instalare și întreținere

Vezi și: Aflați odată pentru totdeauna hidrostaticele!

Exerciții de energie termică

Intrebarea 1) Doi moli dintr-un gaz diatomic ideal se întâlnesc la o temperatură de 127 ° C. Energia termică a acestui gaz este de aproximativ:

Date: 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

Șablon: Litera B

Rezoluţie:

Să calculăm energia gazului folosind următoarea expresie, deoarece gazul este diatomic, totuși, înainte de a face acest lucru, este necesar să convertiți temperatura de la grade Celsius la kelvin, rețineți calcul:

Conform calculelor, acest gaz diatomic are o energie de 16.620 J, adică aproximativ 1,7.10⁴ J, dacă este exprimat în notație științifică și utilizând regulile de rotunjire.

Intrebarea 2) Trei moli dintr-un gaz monoatomic ideal primesc o cantitate de căldură egală cu 5,10² cal și îndeplinește un loc de muncă de 2.10² var în timpul procesului. Determinați variația de temperatură experimentată de acest gaz, în grade Celsius.

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

a) 214 ° C

b) 813 ° C

c) 1620 ° C

d) 740 ° C

e) 370 ° C

Șablon: Litera B

Rezoluţie:

Pentru a rezolva acest exercițiu, este necesar să combinăm două formule distincte, prima lege a termodinamica, care determină variația energiei și formula energiei termice a gazului monoatomic ideal, ceas:

După ce am înlocuit datele din formule, găsim o variație de 813 ° C, deci alternativa corectă este litera B.

De mine. Rafael Helerbrock