Plik energia cieplna lub energia cieplna ciała jest energią wewnętrzną związaną z jego temperaturą, dlatego przejawia się w postaci ciepła. Doświadczanie energii cieplnej jest bardzo proste: po prostu potrzyj ręce, aby poczuć ciepło spowodowane tarciem.
Źródłem energii cieplnej jest z jednej strony ciągły ruch cząstek na poziomie molekularnym, który daje im energię kinetyczną, czyli energię związaną z ruchem.
Z drugiej strony cząstki mają właściwość zwaną ładunkiem elektrycznym, zgodnie z którą oddziałują zgodnie z ich względnymi położeniami. Ten wkład w energię cieplną ciała jest energią potencjalną.
Należy podkreślić, że energia cieplna nie jest nową formą energii, ale sposobem odwoływania się do sumy energii kinetycznej i potencjalnej bardzo dużego układu cząstek. Miarą tej energii jest temperatura, dlatego im wyższa temperatura czegoś, tym więcej ma energii cieplnej lub cieplnej.
Indeks artykułów
Energia cieplna systemu charakteryzuje się:
-Miej te same jednostki co praca i każda inna forma energii.
-Łatwe przenoszenie z jednego materiału na inny za pomocą pewnych podstawowych mechanizmów opisanych poniżej.
-Bądź zróżnicowany na dwa sposoby: pierwszy to wymiana energii z otoczeniem, co w tym przypadku mówi o przekazywaniu ciepła, a drugi to praca nad systemem, który dodaje lub odejmuje energię.
Jednostką energii cieplnej w układzie międzynarodowym jest dżul, w skrócie J, na cześć angielskiego fizyka Jamesa Prescotta Joule'a. Jednak jeśli chodzi o energię cieplną, powszechnie stosowaną jednostką jest kaloria.
Jeśli chodzi o dżul, kaloria termochemiczna wynosi 4,1840 J, a kilokaloria to 1000 kalorii..
Energia cieplna jest proporcjonalna do temperatury ciała. tak Ido jest energią kinetyczną i T temperatura, stała proporcjonalności wynosi kb lub stała Boltzmanna, średnia energia kinetyczna cząstki dla każdego stopnia swobody jest określona następującym równaniem:
Ido = ½ kb∙ T.
Na przykład jednoatomowa cząsteczka gazu, taka jak hel lub argon, może poruszać się w dowolnym miejscu w pomieszczeniu, więc ma 3 stopnie swobody, a jej translacyjna energia kinetyczna jest równa 3-krotności powyższego równania:
Ido = 3/2 ∙ kb∙ T.
W jednostkach systemu międzynarodowego stała Boltzmanna jest równa 1,380649 × 10−23 J / K.
Zakładając, że cząsteczki gazu oddziałują ze sobą bardzo słabo (gaz doskonały) i mają tylko ruch translacyjny, energia wewnętrzna U jest całkowicie równa energii kinetycznej Ido.
Gdy brane są pod uwagę inne wkłady, takie jak na przykład ruch obrotowy, E = ½ k ∙ T jest dodawane dla każdej możliwości ruchu.
Kiedy stykają się dwa ciała o różnych temperaturach, energia spontanicznie przepływa od najgorętszego do najzimniejszego, aż do osiągnięcia równowagi termicznej i wyrównania temperatur.
Będąc w równowadze termicznej z otoczeniem, ciało absorbuje tyle energii cieplnej, ile emituje.
Często te zmiany powodują transformacje. Na przykład po podgrzaniu większość substancji rozszerza się, a po schłodzeniu kurczy się. Mogą również zachodzić zmiany stanu, takie jak przejście ze stanu stałego do ciekłego lub przechodzenie przemian chemicznych.
Pozyskiwanie energii cieplnej jest możliwe na różne sposoby. Dla Ziemi głównym źródłem jest Słońce, ale sama Ziemia sama wytwarza ciepło w wyniku radioaktywnego rozpadu niektórych niestabilnych pierwiastków.
Reakcje chemiczne i energia elektryczna również generują energię cieplną, którą można wykorzystać.
W rdzeniu większości gwiazd wodór, najprostszy i najobficiej występujący pierwiastek we Wszechświecie, łączy się, tworząc hel, następny najbardziej złożony pierwiastek po wodorze. Ten proces fuzji jądrowej, który nieustannie zachodzi wewnątrz Słońca, uwalnia duże ilości energii, która dociera do Ziemi w postaci światła i ciepła..
Spalanie to reakcja chemiczna, która szybko uwalnia ciepło. Jest zawsze wytwarzany w obecności tlenu i wymaga materiału palnego, takiego jak drewno, węgiel lub benzyna. W nich następuje wymiana elektronów, w której tlen pobiera je z paliwa, uwalniając przy tym światło i ciepło..
W przykładzie na początku pocieranie dłoni w chłodne dni daje kojące uczucie ciepła. W ten sposób tarcie kinetyczne zwiększa energię cząstek na powierzchni skóry, a tym samym zwiększa energię cieplną..
To samo dzieje się, gdy pchasz książkę na stół i ogólnie, gdy występuje względny ruch stykających się powierzchni. Na poziomie mikroskopowym cząsteczki na obu powierzchniach odczuwają wzrost swojej energii kinetycznej, co przekłada się na wzrost temperatury, co można dostrzec po prostu dotykając powierzchni..
Materiały są podgrzewane przez przepływ prądu elektrycznego, dlatego kable urządzeń elektrycznych, gdy są podłączone do gniazdka, są gorące, gdy dotykają plastikowej powłoki. Ta rozgrzewka nazywa się efekt dżuli.
Wewnątrz Ziemi znajdują się niestabilne pierwiastki, które rozkładają się naturalnie, to znaczy wyrzucają cząstki ze swoich jąder, aby przekształcić się w inne, bardziej stabilne pierwiastki. Procesowi temu towarzyszy emisja energii cieplnej, która ogrzewa wnętrze planety..
Istnieją trzy podstawowe mechanizmy przenoszenia energii cieplnej, czyli przenoszenia ciepła z jednego ciała do drugiego: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.
Występuje korzystnie w materiałach stałych, których cząstki zderzają się ze sobą, bez ich znacznego przemieszczania się w materiale. Metale są dobrymi przewodnikami ciepła dzięki posiadanym swobodnym elektronom.
Dzięki temu procesowi ciepło jest przenoszone wraz z porcjami ciasta, które na ogół jest płynem, na przykład cieczą. Kiedy woda jest gotowana w garnku, masa znajdująca się na dnie, blisko płomienia, nagrzewa się i rozszerza, więc jej gęstość spada, a płyn podnosi się. Tak więc zimniejsze porcje z kolei opadają, aby się ogrzać.
W przeciwieństwie do przewodzenia i konwekcji, promieniowanie nie potrzebuje do propagacji ośrodka materialnego, ponieważ odbywa się to za pośrednictwem fal elektromagnetycznych. W ten sposób energia cieplna Słońca dociera do Ziemi przez pustą przestrzeń..
Jeszcze bez komentarzy