Tepelná energia: čo to je, výhody a nevýhody

Tepelná energia alebo vnútorná energia je definovaná ako súčet kinetickej a potenciálnej energie spojenej s mikroskopickými prvkami, ktoré tvoria hmotu.

Atómy a molekuly, ktoré tvoria telá, majú náhodné pohyby, transláciu, rotáciu a vibrácie. Tento pohyb sa nazýva tepelné miešanie.

Zmeny tepelnej energie v systéme nastávajú prácou alebo teplom.

Keď napríklad nafúkame pneumatiku na bicykli pomocou ručnej pumpy, všimneme si, že sa pumpa zahrieva. V tomto prípade došlo k zvýšeniu tepelnej energie mechanickým prenosom energie (prácou).

Prenos tepla zvyčajne spôsobuje zvýšenie rozrušenia molekúl a atómov v tele. Toto spôsobuje zvýšenie tepelnej energie a následne zvýšenie jej teploty.

Pri kontakte dvoch telies s rôznymi teplotami dochádza medzi nimi k prenosu energie. Po určitom čase budú mať obidve rovnakú teplotu, to znamená, že dosiahnu teplotu tepelná bilancia.

Termálna energia
Táborák, príklad tepelnej energie.

Tepelná energia, teplo a teplota

Aj keď sú pojmy teplota, teplo a tepelná energia v každodennom živote zmätené, fyzikálne nepredstavujú to isté.

Teplo je energia prenášaná, takže nemá zmysel hovoriť, že telo má teplo. V skutočnosti má telo vnútornú alebo tepelnú energiu.

Teplota kvantifikuje pojmy horúce a studené. Ďalej je to vlastnosť, ktorá riadi prenos tepla medzi dvoma telesami.

K prenosu energie vo forme tepla dochádza iba v dôsledku rozdielu teplôt medzi dvoma telesami. Vyskytuje sa spontánne z tela s najvyššou teplotou na najnižšiu teplotu.

Existujú tri spôsoby šírenie tepla: vedenie, konvekcia a ožarovanie.

O šoférovanie, tepelná energia sa prenáša molekulárnym miešaním. O konvekcia energia sa šíri pohybom ohriatej tekutiny, pretože hustota sa mení s teplotou.

už v tepelné ožarovanie, prenos sa uskutočňuje prostredníctvom elektromagnetických vĺn.

Ak sa chcete dozvedieť viac, prečítajte si tiež Teplo a teplota

Vzorec

Vnútorná energia ideálneho plynu tvorená iba jedným typom atómu sa dá vypočítať podľa tohto vzorca:

vzorec vnútornej energie

Byť,

U: vnútorná energia. Jednotkou v medzinárodnom systéme je joule (J)
n: molové číslo plynu
R: konštanta ideálneho plynu
T: teplota v kelvinoch (K)

Príklad

Aká je vnútorná energia 2 mólov dokonalého plynu, ktorý má v danom čase teplotu 27 ° C?
Zvážte R = 8,31 J / mol. K.

Najskôr musíme zmeniť teplotu na kelvin, takže budeme mať:

T = 27 + 273 = 300 K.

Potom to stačí nahradiť vo vzorci
napríklad tepelná energia

Využitie tepelnej energie

Od začiatku sme používali tepelnú energiu zo Slnka. Okrem toho sa človek vždy snažil vytvoriť zariadenia schopné prevádzať a znásobovať tieto zdroje na užitočnú energiu, hlavne pri výrobe elektrina a preprava.

Transformácia tepelnej energie na elektrickú, ktorá sa má vo veľkom meradle využívať, sa uskutočňuje v termoelektrických a termonukleárnych zariadeniach.

V týchto zariadeniach sa určité množstvo paliva používa na ohrev vody v kotle. Vyprodukovaná para posúva turbíny spojené s generátorom elektrickej energie.

V termonukleárne elektrárne, ohrev vody sa uskutočňuje pomocou tepelnej energie uvoľnenej z jadrového štiepenia rádioaktívnych prvkov.

už je termoelektrické rastliny, na ten istý účel využiť spaľovanie obnoviteľných a neobnoviteľných surovín.

Výhody a nevýhody

Termoelektrické elektrárne majú vo všeobecnosti výhodu v tom, že sa dajú inštalovať v blízkosti odberných stredísk, čo znižuje náklady na inštaláciu distribučných sietí. Okrem toho nezávisia od fungovania prírodných faktorov, ako je to v prípade rastlín vodné elektrárne a vietor.

Zároveň sú však druhým najväčším producentom plynu. skleníkový efekt. Jeho hlavnými dopadmi sú emisie znečisťujúcich plynov, ktoré znižujú kvalitu ovzdušia a otepľovanie riečnych vôd.

Rastliny tohto typu sa líšia v závislosti od typu použitého paliva. V nasledujúcej tabuľke uvádzame výhody a nevýhody hlavných palív, ktoré sa v súčasnosti používajú.

druh rastliny

Výhody

Nevýhody

Termoelektrické do Uhlie

• Vysoká produktivita

• Nízke náklady na palivo a výstavbu

• Je to ten, ktorý emituje najviac skleníkových plynov

• Príčinou sú emitované plyny kyslý dážď

• Znečistenie spôsobuje dýchacie ťažkosti

Termoelektrické do zemný plyn

• Menej lokálneho znečistenia v porovnaní s uhlím

• Nízke stavebné náklady

• Vysoké emisie skleníkových plynov

• Veľmi veľké rozdiely v nákladoch na palivo (spojené s cenou ropy)

Termoelektrické do biomasa

• Nízke náklady na palivo a výstavbu

• Nízke emisie skleníkových plynov

• Možnosť odlesňovania na kultiváciu rastlín, ktoré vedú k vzniku biomasy.

• Sporte pozemný priestor s výrobou potravín

Termonukleárne

• Neexistujú prakticky žiadne emisie skleníkových plynov

• Vysoká produktivita

• Vysoká cena

• Výroba rádioaktívny odpad

• Následky nehôd sú veľmi vážne

Pozri tiež:

  • Zdroje energie
  • Cvičenie so zdrojmi energie (so šablónou).
Predĺžená rovnováha tela. Štúdium rovnováhy tela

Predĺžená rovnováha tela. Štúdium rovnováhy tela

Keď sme študovali statiku, videli sme, že toto je odvetvie fyziky, ktoré sa zaoberá vyšetrovaním...

read more
Prepočet medzi teplomermi

Prepočet medzi teplomermi

THE teplota je to miera stupňa vibrácií molekúl, ktoré tvoria telo. Ak sú molekulárne vibrácie vy...

read more
Prevodník. Pochopenie fungovania prevodníka

Prevodník. Pochopenie fungovania prevodníka

O prevodník je zariadenie, ktoré premieňa jeden druh energie na druhý. Môže prevádzať napríklad f...

read more