Energia termică sau energia internă este definită ca suma energiei cinetice și potențiale asociate elementelor microscopice care alcătuiesc materia.
Atomii și moleculele care alcătuiesc corpurile au mișcări aleatorii de translație, rotație și vibrație. Această mișcare se numește agitație termică.
Variația energiei termice într-un sistem are loc prin muncă sau căldură.
De exemplu, atunci când folosim o pompă manuală pentru a umfla o anvelopă de bicicletă, observăm că pompa se încălzește. În acest caz, creșterea energiei termice a avut loc prin transferul mecanic de energie (forță de muncă).
Transferul de căldură determină în mod normal o creștere a agitației moleculelor și a atomilor dintr-un corp. Aceasta produce o creștere a energiei termice și, în consecință, o creștere a temperaturii acesteia.
Când doi corpuri cu temperaturi diferite sunt aduse în contact, transferul de energie are loc între ele. După o anumită perioadă de timp, ambii vor avea aceeași temperatură, adică vor atinge temperatura echilibrul termic.
Energie termică, căldură și temperatură
Deși conceptele de temperatură, căldură și energie termică sunt confuze în viața de zi cu zi, fizic nu reprezintă același lucru.
Căldura este energie în tranzit, deci nu are sens să spunem că un corp are căldură. De fapt, corpul are energie internă sau termică.
Temperatura cuantifică noțiunile de cald și rece. Mai mult, proprietatea este cea care guvernează transferul de căldură între două corpuri.
Transferul de energie sub formă de căldură are loc numai din cauza diferenței de temperatură dintre două corpuri. Apare spontan de la corpul cu cea mai mare temperatură la cea mai scăzută temperatură.
Există trei moduri în care răspândirea căldurii: conducere, convecție și iradiere.
La conducere, energia termică este transmisă prin agitație moleculară. La convecție energia se propagă prin mișcarea fluidului încălzit, deoarece densitatea variază în funcție de temperatură.
Deja inauntru iradiere termică, transmisia are loc prin unde electromagnetice.
Pentru a afla mai multe, citiți și Căldură și temperatură
Formulă
Energia internă a unui gaz ideal, format dintr-un singur tip de atom, poate fi calculată prin următoarea formulă:
Fiind,
U: energie internă. Unitatea din sistemul internațional este joule (J)
n: numărul molar de gaz
R: constantă de gaz ideală
T: temperatura în kelvin (K)
Exemplu
Care este energia internă a 2 moli dintr-un gaz perfect, care la un moment dat are o temperatură de 27 ° C?
Se consideră R = 8,31 J / mol. K.
Mai întâi trebuie să schimbăm temperatura în kelvin, așa că vom avea:
T = 27 + 273 = 300 K
Apoi, doar înlocuiți-l în formulă
Utilizarea energiei termice
De la început, am folosit energia termică de la Soare. În plus, omul a căutat întotdeauna să creeze dispozitive capabile să convertească și să înmulțească aceste resurse în energie utilă, în principal în producția de electricitate și transport.
Transformarea energiei termice în energie electrică, pentru a fi utilizată pe scară largă, se realizează în instalațiile termoelectrice și termonucleare.
În aceste centrale, un anumit combustibil este folosit pentru a încălzi apa dintr-un cazan. Aburul produs deplasează turbinele conectate la generatorul de energie electrică.
În centrale termonucleare, încălzirea apei se face prin energie termică degajată de reacția de fisiune nucleară a elementelor radioactive.
deja centrale termoelectrice, utilizați arderea materiilor prime regenerabile și neregenerabile în același scop.
Avantaje și dezavantaje
Centralele termoelectrice, în general, au avantajul de a putea fi instalate aproape de centrele de consum, ceea ce reduce costurile odată cu instalarea rețelelor de distribuție. În plus, acestea nu depind de factori naturali pentru a opera, așa cum este cazul plantelor hidrocentrale și vânt.
Cu toate acestea, sunt și al doilea producător de gaze. efect de sera. Principalele sale impacturi sunt emisia de gaze poluante care reduc calitatea aerului și încălzirea apelor râurilor.
Plantele de acest tip prezintă diferențe în funcție de tipul de combustibil utilizat. În tabelul de mai jos, prezentăm avantajele și dezavantajele principalilor combustibili utilizați în prezent.
tipul de plantă |
Beneficii |
Dezavantaje |
|---|---|---|
Termoelectric la Cărbune |
• Productivitate ridicată • Cost redus al combustibilului și al construcției |
• Este cel care emite cele mai multe gaze cu efect de seră • Gazele emise cauzează ploaie acidă
• Poluarea cauzează probleme respiratorii |
Termoelectric la gaz natural |
• Poluare locală mai mică comparativ cu cărbunele • Cost redus de construcție |
• Emisii ridicate de gaze cu efect de seră • Variație foarte mare a costului combustibilului (asociată cu prețul petrolului) |
Termoelectric la biomasă |
• Cost redus al combustibilului și al construcției • Emisii reduse de gaze cu efect de seră |
• Posibilitatea defrișărilor pentru cultivarea plantelor care vor da naștere biomasei. • Contestați spațiul terenului cu producția de alimente |
Termonuclear |
• Nu există practic nicio emisie de gaze cu efect de seră • Productivitate ridicată |
• Cost ridicat • Producție de gunoi radioactiv
• Consecințele accidentelor sunt foarte grave |
Vezi și:
- Surse de energie
- Exerciții de surse de energie (cu șablon).
