Termal enerji veya iç enerji, maddeyi oluşturan mikroskobik elementlerle ilişkili kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı olarak tanımlanır.
Cisimleri oluşturan atomlar ve moleküller, rastgele öteleme, dönme ve titreşim hareketlerine sahiptir. Bu harekete termal ajitasyon denir.
Bir sistemdeki termal enerjinin değişimi, iş veya ısı yoluyla gerçekleşir.
Örneğin bir bisiklet lastiğini şişirmek için el pompası kullandığımızda pompanın ısındığını fark ederiz. Bu durumda ısıl enerjideki artış mekanik enerji transferi (emek) ile meydana gelir.
Isı transferi normalde bir vücuttaki moleküllerin ve atomların ajitasyonunda bir artışa neden olur. Bu, termal enerjide bir artışa ve dolayısıyla sıcaklığında bir artışa neden olur.
Sıcaklıkları farklı iki cisim temas ettirildiğinde aralarında enerji transferi gerçekleşir. Belli bir süre sonra her ikisi de aynı sıcaklığa sahip olacak, yani termal denge.
Termal enerji, ısı ve sıcaklık
Sıcaklık, ısı ve termal enerji kavramları günlük yaşamda karıştırılsa da fiziksel olarak aynı şeyi temsil etmezler.
Isı, geçiş halindeki enerjidir, bu nedenle bir cismin ısısı olduğunu söylemek anlamsızdır. Aslında, vücudun iç veya termal enerjisi vardır.
Sıcaklık, sıcak ve soğuk kavramlarını ölçer. Ayrıca, iki cisim arasındaki ısı transferini yöneten özelliktir.
Enerjinin ısı şeklinde transferi, yalnızca iki cisim arasındaki sıcaklık farkından dolayı olur. En yüksek sıcaklığa sahip vücuttan en düşük sıcaklığa kadar kendiliğinden oluşur.
üç yolu vardır ısı yayılımı: iletim, konveksiyon ve ışınlama.
at sürme, termal enerji moleküler ajitasyon yoluyla iletilir. at konveksiyon Yoğunluk sıcaklıkla değiştiğinden enerji, ısıtılan sıvının hareketi yoluyla yayılır.
zaten termal ışınlama, iletim elektromanyetik dalgalar yoluyla gerçekleşir.
Daha fazlasını öğrenmek için ayrıca okuyun Isı ve Sıcaklık
formül
Sadece bir tür atom tarafından oluşturulan ideal bir gazın iç enerjisi aşağıdaki formülle hesaplanabilir:
Olmak,
U: iç enerji. Uluslararası sistemde birim joule'dür (J)
n: gazın mol sayısı
R: ideal gaz sabiti
T: Kelvin cinsinden sıcaklık (K)
Misal
Belirli bir zamanda sıcaklığı 27 °C olan 2 mol mükemmel bir gazın iç enerjisi nedir?
R=8.31 J/mol'ü düşünün. K.
İlk önce sıcaklığı kelvin olarak değiştirmeliyiz, böylece şunları elde ederiz:
T = 27 + 273 = 300 K
O zaman sadece formülde değiştirin
Termal enerji kullanımı
Başından beri, Güneş'ten gelen termal enerjiyi kullandık. Buna ek olarak, insan her zaman, esas olarak üretimde, bu kaynakları faydalı enerjiye dönüştürebilen ve çoğaltabilen cihazlar yaratmaya çalışmıştır. elektrik ve ulaşım.
Termal enerjinin büyük ölçekte kullanılmak üzere elektrik enerjisine dönüştürülmesi, termoelektrik ve termonükleer santrallerde gerçekleştirilir.
Bu tesislerde, bir kazandaki suyu ısıtmak için bir miktar yakıt kullanılır. Üretilen buhar, elektrik jeneratörüne bağlı türbinleri hareket ettirir.
İçinde termonükleer bitkiler, suyun ısıtılması, radyoaktif elementlerin nükleer fisyon reaksiyonundan salınan termal enerji ile yapılır.
zaten termoelektrik santraller, aynı amaç için yenilenebilir ve yenilenemez hammaddelerin yakılmasını kullanın.
Avantajlar ve dezavantajlar
Termoelektrik santraller genel olarak tüketim merkezlerine yakın kurulabilme avantajına sahiptir, bu da dağıtım şebekelerinin kurulumu ile maliyetleri düşürür. Ayrıca bitkilerde olduğu gibi çalışabilmeleri için doğal faktörlere bağlı değildirler. hidroelektrik santraller ve rüzgar.
Bununla birlikte, aynı zamanda en büyük ikinci gaz üreticisidirler. sera etkisi. Başlıca etkileri, hava kalitesini düşüren kirletici gazların emisyonu ve nehir sularının ısınmasıdır.
Bu tür tesisler, kullanılan yakıt türüne bağlı olarak farklılıklar gösterir. Aşağıdaki tabloda, halihazırda kullanılan ana yakıtların avantaj ve dezavantajlarını gösteriyoruz.
bitki türü |
Faydaları |
Dezavantajları |
|---|---|---|
termoelektrik Kömür |
• Yüksek verimlilik • Düşük yakıt ve inşaat maliyeti |
• En çok sera gazı yayan • Yayılan gazlar neden olur asit yağmuru
• Kirlilik solunum problemlerine neden olur |
termoelektrik doğal gaz |
• Kömüre kıyasla daha az yerel kirlilik • Düşük inşaat maliyeti |
• Yüksek sera gazı emisyonları • Yakıt maliyetinde çok büyük değişiklik (petrol fiyatıyla ilişkili) |
termoelektrik biyokütle |
• Düşük yakıt ve inşaat maliyeti • Düşük sera gazı emisyonları |
• Biyokütleye yol açacak bitkilerin yetiştirilmesi için ormansızlaşma olasılığı. • Gıda üretimi ile arazi alanı anlaşmazlığı |
Termonükleer |
• Sera gazı emisyonu pratikte yoktur • Yüksek verimlilik |
• Yüksek fiyat • Üretimi radyoaktif çöp
• Kazaların sonuçları çok ciddi |
Ayrıca bakınız:
- Enerji kaynakları
- Enerji Kaynakları Alıştırmaları (şablonlu).
