Енергіятепловий є широким терміном, що використовується для вираження різних термодинамічних величин, таких як внутрішня енергія або кількість тепло обмінюються між системами багато різнихтемператури. У цій статті ми розглянемо теплову енергію як синонім енергіявнутрішній, яку можна зрозуміти як суму енергіїкінетика і потенціал Від атоми і молекули, що складають термодинамічну систему.
Дивисьтакож:Перш ніж продовжувати, ознайомтеся з приголомшливим резюме з термології
Термальна енергія
Енергіятепловий є результатом сума дає енергіякінетика і потенціал всіх складових частинок тіла. термальна енергія Це залежитьбезпосередньо дає температуриабсолютний тіла, виміряне в кельвінах (K), а також залежить від кількості градусіввсвобода системи, тобто: кількість напрямків, в яких молекули можуть рухатися, вібрувати, коливатися або навіть обертатися.
О теоремадаєрівноділ енергії стверджує, що: при кожному ступені свободи системи її внутрішню енергію можна обчислити з цілого числа, кратного виразу ½ k BT, де Kb - постійнийвБольцмана а Т - температури вимірюється в кельвінах. Формула, яка використовується для розрахунку теплової енергії ідеального одноатомного газу, наведена нижче, перевірте її:
КB - постійна Больцмана (КB = 1,38.10-23 м² / кг². К)
Оскільки теплова енергія ідеальних газів виражається за наведеною вище формулою і являє собою енергіякінетикасередній системи, ми можемо записати таку рівність:
Дивисьтакож:Зрештою, якого кольору вода?
Використовуючи наведену вище формулу, це можливо кошториссередня поступальна швидкість атомів, присутніх в атмосферний газ. Беручи до уваги температуру 25 ° С і беручи атоми кисень (М = 16 г / моль), ми виявили середню швидкість 680 м / с або 1525 км / год - це швидкість, з якою атмосферні частинки газу постійно б’ють нас.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
У випадку двоатомного газу коефіцієнт ½k додається до виразу, що використовується для одноатомних газівBT, завдяки збільшенню на один ступінь свободи, що призводить до наступного виразу:
Відповідно з Перший закон Росії термодинаміка, a енергіятепловий системи може бути перетворений в інші форми енергії, такі як тепло і робота. Тепло, наприклад, відноситься до передачавенергіятепловий,виключно через різницю температур між системою та її оточенням; робота, в свою чергу, стосується прикладання сил до системи або системи.
У цьому сенсі робота може бути використана для переміщення поршня, як у паровозів, так і в двигуни внутрішнього згоряння, які живлять практично всі сучасні автомобілі. Нижче ми наводимо перший закон термодинаміки, зверніть увагу:
Відповідно до 1-го закону термодинаміки, зміна внутрішньої енергії є різницею між роботою та теплом.
Існують й інші способи обчислення модуля теплової енергії тіла, у випадку газівідеали, в якому потенційна енергія між частинками вважається нульовою, для цього ми виражаємо внутрішню енергію через кількість родимки (n), а також із універсальна константа ідеальних газів (R), перевірте:
n - кількість родимок (моль)
Р. - універсальна константа ідеальних газів (R = 0,082 атм. Л / моль К або 8,31 Дж / моль. К)
Все ще знаходиться в межах ідеальних газів, що поєднують клапейронне рівняння (PV = nRT), з виставленим визначенням енергії, можна отримати новий вираз, примітка:
P - тиск (Па)
V - об'єм (м³)
Дивіться також:Тепле повітря піднімається, а холодне падає, але чому?
Переваги та недоліки теплової енергії
Щодня ми використовуємо велику кількість джерелвенергіятепловий для виробництва енергії. О Тіло людини, наприклад, споживає багато поживні речовини генерувати теплову енергію, необхідну для функціонування наших життєво важливих процесів. значну частину електрика виробляється у світі це залежить від нашої здатності перетворювати теплову енергію в електричну.
Ознайомтесь із засобами, які використовують теплову енергію для виробництва електроенергії, та її основними перевагами та недоліками:
тип рослини |
Переваги |
Недоліки |
термоядерна рослина |
Низький рівень викидів забруднюючих газів і висока ефективність |
Виробництво радіоактивних відходів та радіаційне опромінення |
ТЕС на вугіллі |
Велике виробництво енергії та низька вартість |
Викиди забруднюючих та парникових газів |
ТЕС на природному газі |
Менше забруднення, ніж спалення вугілля |
Його вартість сильно варіюється, оскільки природний газ є нафтовим похідним |
Термоелектрична установка на біомасі |
Низька вартість монтажу та низькі викиди парникових газів |
Вирубка лісів та великі монокультурні насадження |
геотермальний завод |
Не отримує |
Висока вартість монтажу та обслуговування |
Дивіться також: Дізнайтеся гідростатику раз і назавжди!
Вправи з теплової енергії
Питання 1) Два моли ідеального двоатомного газу зустрічаються при температурі 127 ° С. Теплова енергія цього газу становить приблизно:
Дані: R = 8,31 Дж / моль. К
а) 1.5.106 J
б) 1.7.104 J
в) 8.5.103 J
г) 5.3.104 J
д) 8.5.104 J
Шаблон: Літера Б
Дозвіл:
Обчислимо енергію газу, використовуючи такий вираз, оскільки газ двохатомний, однак, перед цим необхідно перевести температуру з градусів Цельсія в кельвін, зверніть увагу на розрахунок:
Згідно з розрахунками, цей двоатомний газ має енергію 16 620 Дж, тобто приблизно 1,7.104 J, якщо це виражено в наукових позначеннях та з використанням правил округлення.
Питання 2) Три моля ідеального одноатомного газу отримують кількість тепла, рівне 5,102 кал і виконує роботу 2.102 вапно під час процесу. Визначте коливання температури, що зазнає цей газ, у градусах Цельсія.
Дані: R = 0,082 атм. Л / моль К
а) 214 ° С
б) 813 ° С
в) 1620 ° С
г) 740 ° С
д) 370 ° С
Шаблон: Літера Б
Дозвіл:
Для розв’язання цієї вправи необхідно об’єднати дві різні формули, перший закон термодинаміка, що визначає зміну енергії, і формула теплової енергії ідеального одноатомного газу, дивитися:
Після заміни даних у формулах ми знаходимо варіацію 813 ° C, тому правильною альтернативою є буква В.
Мені Рафаель Хелерброк
