energie termală sau energia termică a unui corp este energia internă asociată cu temperatura acestuia, prin urmare se manifestă sub formă de căldură. Experimentarea energiei termice este foarte simplă: doar frecați-vă mâinile pentru a simți căldura cauzată de frecare.
Originea energiei termice rezidă, pe de o parte, în mișcarea constantă a particulelor la nivel molecular, ceea ce le conferă energie cinetică, care este energia asociată mișcării.
Pe de altă parte, particulele au o proprietate numită sarcină electrică, conform căreia interacționează în funcție de pozițiile lor relative. Această contribuție la energia termică a corpului este energia potențială.
Trebuie subliniat faptul că energia termică nu este o formă nouă de energie, ci modul de referire la suma energiilor cinetice și potențiale ale unui sistem foarte mare de particule. Măsura acestei energii este temperatura, prin urmare, cu cât temperatura unui lucru este mai mare, cu atât are mai multă energie termică sau termică.
Indice articol
Energia termică a unui sistem se caracterizează prin:
-Au aceleași unități ca munca și orice altă formă de energie.
-Transferați cu ușurință de la un material la altul folosind anumite mecanisme fundamentale descrise mai jos.
-Fiți variați în două moduri: primul prin schimbul de energie cu mediul înconjurător, care în acest caz vorbește despre transferul de căldură, iar celălalt este prin lucrarea la sistemul care adaugă sau scade energie.
Unitatea de energie termică din sistemul internațional este joule, prescurtat J, în onoarea fizicianului englez James Prescott Joule. Cu toate acestea, în ceea ce privește energia termică, o unitate utilizată în mod obișnuit este calorie.
În termeni de joule, o calorie termochimică este egală cu 4,1840 J și o kilocalorie reprezintă 1000 de calorii..
Energia termică este proporțională cu temperatura corpului. da ȘIc este energia cinetică și T temperatura, constanta proporționalității este kB sau constanta Boltzmann, energia cinetică medie a particulei pentru fiecare grad de libertate este dată de următoarea ecuație:
ȘIc = ½ kB∙ T
De exemplu, o moleculă de gaz monatomic, cum ar fi heliu sau argon, se poate deplasa oriunde într-o cameră, deci are 3 grade de libertate și energia sa cinetică de translație este egală cu de 3 ori ecuația de mai sus:
ȘIc = 3/2 ∙ kB∙ T
În unitățile sistemului internațional, constanta Boltzmann este egală cu 1,380649 × 10−23 J / K.
Presupunând că moleculele de gaz interacționează foarte puțin între ele (gaz ideal) și că au doar mișcare de translație, energia internă U este cu totul egală cu energia cinetică ȘIc.
Când se iau în considerare alte contribuții, cum ar fi mișcarea de rotație, de exemplu, se adaugă E = ½ k ∙ T pentru fiecare posibilitate de mișcare.
Când doi corpuri cu temperaturi diferite sunt puse în contact, energia curge spontan de la cel mai fierbinte la cel mai rece, până când se atinge echilibrul termic și temperaturile se egalizează.
Odată ajuns în echilibru termic cu împrejurimile sale, un corp absoarbe atâta energie termică pe cât emite.
Adesea aceste schimbări produc transformări. De exemplu, atunci când sunt încălzite, majoritatea substanțelor se extind și, atunci când sunt răcite, se contractă. De asemenea, pot avea loc schimbări de stare, cum ar fi trecerea de la solid la lichid sau supuse transformărilor chimice.
Obținerea energiei termice este posibilă prin diferite moduri. Pentru Pământ, sursa primară este Soarele, însă Pământul însuși generează căldură de unul singur prin decăderea radioactivă a unor elemente instabile..
Reacțiile chimice și electricitatea generează, de asemenea, energie termică care poate fi valorificată.
În centrul majorității stelelor, hidrogenul, cel mai simplu și mai abundent element din univers, fuzionează pentru a produce heliu, următorul element cel mai complex după hidrogen. Acest proces de fuziune nucleară, care are loc continuu în interiorul Soarelui, eliberează cantități mari de energie care ajung pe Pământ sub formă de lumină și căldură..
Arderea este o reacție chimică care eliberează rapid căldură. Este întotdeauna produs în prezența oxigenului și necesită un material combustibil, cum ar fi lemnul, cărbunele sau benzina. În ele există un schimb de electroni în care oxigenul îi ia din combustibil, eliberând lumină și căldură în proces..
În exemplul de la început, frecarea mâinilor pe vreme rece vă oferă o senzație reconfortantă de căldură. Procedând astfel, fricțiunea cinetică crește energia particulelor de pe suprafața pielii și crește astfel energia termică..
Același lucru se întâmplă atunci când împingeți o carte pe o masă și, în general, ori de câte ori există o mișcare relativă a suprafețelor în contact. La nivel microscopic, particulele de pe cele două suprafețe experimentează o creștere a energiei lor cinetice, ceea ce se traduce printr-o creștere a temperaturii, care poate fi percepută pur și simplu prin atingerea suprafețelor..
Materialele sunt încălzite prin trecerea curentului electric, prin urmare, cablurile aparatelor electrice, atunci când sunt conectate la priză, se simt fierbinți atunci când ating stratul de acoperire din plastic. Această încălzire se numește efect joule.
În interiorul Pământului există elemente instabile care se descompun în mod natural, adică expulzează particule din nucleele lor pentru a se transforma în alte elemente mai stabile. Acest proces este însoțit de emisia de energie termică, care încălzește interiorul planetei..
Există trei mecanisme fundamentale pentru transferul de energie termică, adică transferul căldurii de la un corp la altul: conducția, convecția și radiația.
Apare de preferință în materiale solide, ale căror particule se ciocnesc între ele, fără ca acestea să se miște în mod semnificativ în interiorul materialului. Metalele sunt buni conductori ai căldurii datorită electronilor liberi pe care îi au.
Prin acest proces căldura este transportată împreună cu porțiuni din aluat, care este în general un fluid, de exemplu un lichid. Când apa este fiartă într-o oală, masa care se află în partea de jos, aproape de flacără, se încălzește și se extinde, astfel încât densitatea sa scade și fluidul crește. Deci, porțiile mai reci se scufundă pentru a se încălzi la rândul lor.
Spre deosebire de conducere și convecție, radiația nu are nevoie de mediul material pentru a se propaga, deoarece o face prin unde electromagnetice. În acest fel, energia termică de la Soare ajunge pe Pământ prin spațiul gol..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.