Тепловая энергия или внутренняя энергия определяется как сумма кинетической и потенциальной энергии, связанной с микроскопическими элементами, составляющими материю.
Атомы и молекулы, из которых состоят тела, совершают случайные движения поступательного движения, вращения и вибрации. Это движение называется тепловым перемешиванием.
Изменение тепловой энергии системы происходит за счет работы или тепла.
Например, когда мы используем ручной насос для накачивания велосипедной шины, мы наблюдаем, что насос нагревается. В этом случае увеличение тепловой энергии происходило за счет передачи механической энергии (труда).
Теплопередача обычно вызывает усиление волнения молекул и атомов в теле. Это приводит к увеличению тепловой энергии и, как следствие, к повышению ее температуры.
Когда два тела с разными температурами соприкасаются, между ними происходит передача энергии. Через определенный период времени у обоих будет одинаковая температура, то есть они достигнут тепловой баланс.
Тепловая энергия, тепло и температура
Хотя понятия температуры, тепла и тепловой энергии путают в повседневной жизни, физически они не представляют одно и то же.
Тепло - это энергия в пути, поэтому нет смысла говорить, что у тела есть тепло. На самом деле тело обладает внутренней или тепловой энергией.
Температура определяет понятия горячего и холодного. Кроме того, это свойство определяет передачу тепла между двумя телами.
Передача энергии в виде тепла происходит только из-за разницы температур между двумя телами. Это происходит спонтанно от тела с самой высокой температурой до самой низкой температуры.
Есть три способа распространение тепла: проводимость, конвекция и облучение.
В вождение, тепловая энергия передается посредством молекулярного перемешивания. В конвекция энергия распространяется через движение нагретой жидкости, так как плотность зависит от температуры.
уже в тепловое облучение, передача происходит посредством электромагнитных волн.
Чтобы узнать больше, прочтите также Тепло и температура
Формула
Внутренняя энергия идеального газа, образованного только одним типом атомов, может быть рассчитана по следующей формуле:
Существование,
U: внутренняя энергия. Единицей измерения в международной системе является джоуль (Дж).
n: количество молей газа
R: постоянная идеального газа
T: температура в кельвинах (K)
Пример
Какова внутренняя энергия 2 моль идеального газа, который в данный момент имеет температуру 27 ° C?
Рассмотрим R = 8,31 Дж / моль. К.
Сначала мы должны изменить температуру на кельвин, чтобы у нас было:
Т = 27 + 273 = 300 К
Затем просто замените его в формуле
Использование тепловой энергии
С самого начала мы использовали тепловую энергию Солнца. Кроме того, человек всегда стремился создать устройства, способные преобразовывать и умножать эти ресурсы в полезную энергию, в основном при производстве электричество и транспорт.
Преобразование тепловой энергии в электрическую для использования в больших масштабах осуществляется на термоэлектрических и термоядерных установках.
На этих установках некоторое количество топлива используется для нагрева воды в бойлере. Образующийся пар приводит в движение турбины, подключенные к генератору электроэнергии.
в термоядерные установки, нагрев воды осуществляется за счет тепловой энергии, выделяющейся в результате реакции ядерного деления радиоактивных элементов.
уже термоэлектрические установкииспользовать сжигание возобновляемого и невозобновляемого сырья для той же цели.
Преимущества и недостатки
Преимущество термоэлектрических электростанций в том, что они могут устанавливаться рядом с центрами потребления, что снижает затраты на установку распределительных сетей. Кроме того, они не зависят от природных факторов в своей работе, как в случае с растениями. гидроэлектростанции а также ветер.
Однако они также являются вторым по величине производителем газа. парниковый эффект. Его основные воздействия - выбросы загрязняющих газов, которые ухудшают качество воздуха, и нагревание речных вод.
Установки этого типа имеют различия в зависимости от типа используемого топлива. В таблице ниже показаны преимущества и недостатки основных видов топлива, используемых в настоящее время.
тип растения |
Преимущества |
Недостатки |
|---|---|---|
Термоэлектрический к Каменный уголь |
• Высокая производительность • Низкая стоимость топлива и строительства. |
• Это тот, который выделяет больше всего парниковых газов • Выбрасываемые газы вызывают кислотный дождь
• Загрязнение вызывает респираторные проблемы. |
Термоэлектрический к натуральный газ |
• Меньшее местное загрязнение по сравнению с углем • Низкая стоимость строительства. |
• Высокие выбросы парниковых газов • Очень большой разброс стоимости топлива (связанный с ценой на нефть) |
Термоэлектрический к биомасса |
• Низкая стоимость топлива и строительства. • Низкие выбросы парниковых газов. |
• Возможность вырубки лесов для выращивания растений, которые будут давать биомассу. • Спор между земельным участком и производством продуктов питания. |
Термоядерный |
• Практически отсутствуют выбросы парниковых газов. • Высокая производительность |
• Высокая цена • Изготовление радиоактивный мусор
• Последствия аварий очень серьезны. |
Смотрите также:
- Источники энергии
- Упражнения по источникам энергии (с шаблоном).
