Теплова енергія або внутрішня енергія визначається як сума кінетичної та потенційної енергії, пов'язаної з мікроскопічними елементами, що складають речовину.
Атоми та молекули, що складають тіла, мають випадкові рухи переміщення, обертання та вібрації. Цей рух називається термічним збудженням.
Зміни теплової енергії в системі відбуваються внаслідок роботи або тепла.
Наприклад, коли ми використовуємо ручний насос для надування велосипедної шини, ми помічаємо, що насос нагрівається. У цьому випадку збільшення теплової енергії відбулося за рахунок механічного перенесення енергії (праці).
Передача тепла, як правило, викликає посилення збудження молекул і атомів в тілі. Це призводить до збільшення теплової енергії і, як наслідок, підвищення її температури.
Коли два тіла з різною температурою контактують, між ними відбувається передача енергії. Через певний проміжок часу в обох буде однакова температура, тобто вона досягне тепловий баланс.
Теплова енергія, тепло і температура
Хоча поняття температури, тепла та теплової енергії плутають у повсякденному житті, фізично вони не представляють одне і те ж.
Тепло - це енергія в дорозі, тому немає сенсу стверджувати, що тіло має тепло. Насправді тіло має внутрішню або теплову енергію.
Температура кількісно визначає поняття гарячого та холодного. Крім того, це властивість регулює передачу тепла між двома тілами.
Передача енергії у вигляді тепла відбувається лише через різницю температур між двома тілами. Це відбувається спонтанно від тіла з найвищою до найнижчої температури.
Є три шляхи поширення тепла: проведення, конвекція та опромінення.
В водіння, теплова енергія передається через молекулярне збудження. В конвекція енергія поширюється через рух нагрітої рідини, оскільки щільність змінюється залежно від температури.
вже в термічне опромінення, передача відбувається через електромагнітні хвилі.
Щоб дізнатись більше, читайте також Тепло і температура
Формула
Внутрішню енергію ідеального газу, утвореного лише одним типом атома, можна обчислити за такою формулою:
Бути,
U: внутрішня енергія. Одиницею в міжнародній системі є джоуль (J)
n: моль номер газу
R: ідеальна газова постійна
T: температура в кельвінах (K)
Приклад
Яка внутрішня енергія 2 молей ідеального газу, який у певний час має температуру 27 ° С?
Розглянемо R = 8,31 Дж / моль. К.
Спочатку ми повинні змінити температуру на кельвін, тому матимемо:
Т = 27 + 273 = 300 К
Потім просто замініть його у формулі
Використання теплової енергії
З самого початку ми використовували теплову енергію від Сонця. Крім того, людина завжди прагнула створити пристрої, здатні перетворювати і примножувати ці ресурси в корисну енергію, головним чином у виробництві електрика та транспортування.
Трансформація теплової енергії в електричну, яка буде широко використовуватися, здійснюється на термоелектричних та термоядерних установках.
На цих установках для нагрівання води в котлі використовується деяке паливо. Вироблена пара рухає турбіни, підключені до генератора електроенергії.
В термоядерні рослини, нагрівання води здійснюється за допомогою теплової енергії, що виділяється в результаті реакції ядерного поділу радіоактивних елементів.
вже термоелектричні установки, використовуйте спалювання відновлюваної та невідновлюваної сировини для тих же цілей.
Переваги і недоліки
Загалом, теплоелектростанції мають ту перевагу, що їх можна встановлювати поблизу центрів споживання, що зменшує витрати на встановлення розподільчих мереж. Крім того, вони не залежать від дії природних факторів, як це відбувається з рослинами гідроелектростанції і вітер.
Однак вони також є другим за величиною виробником газу. парниковий ефект. Основними його наслідками є викиди забруднюючих газів, що знижують якість повітря, і потепління річкових вод.
Установки цього типу мають різницю залежно від типу палива, що використовується. У таблиці нижче ми показуємо переваги та недоліки основних видів палива, що використовуються в даний час.
тип рослини |
Переваги |
Недоліки |
|---|---|---|
Термоелектрична до Вугілля |
• Висока продуктивність • Низька вартість палива та будівництва |
• Саме вона виділяє найбільше парникових газів • Викиди газів викликають кислотний дощ
• Забруднення викликає проблеми з диханням |
Термоелектрична до природний газ |
• Менше місцевого забруднення порівняно з вугіллям • Низька вартість будівництва |
• Високі викиди парникових газів • Дуже велика різниця у вартості палива (пов'язана з ціною на нафту) |
Термоелектрична до біомаса |
• Низька вартість палива та будівництва • Низькі викиди парникових газів |
• Можливість вирубки лісів для вирощування рослин, що дадуть початок біомасі. • Диспут про земельний простір з виробництвом продуктів харчування |
Термоядерний |
• Викиди парникових газів практично відсутні • Висока продуктивність |
• Висока вартість • Виробництво радіоактивне сміття
• Наслідки аварій дуже серйозні |
Дивіться також:
- Джерела енергії
- Вправи на джерела енергії (із шаблоном).
