Thermische energiekarakteristieken, verkrijgen, overbrengen

De thermische energie o Warmte -energie van een lichaam is de interne energie geassocieerd met zijn temperatuur, dus het manifesteert zich in warmtevorm. Experimenteren van thermische energie is heel eenvoudig: het is voldoende om je handen te wrijven om de warmte waar te nemen die wordt veroorzaakt door wrijving.

De oorsprong van thermische energie ligt enerzijds in de constante beweging van deeltjes op moleculair niveau, wat hen kinetische energie geeft, wat de energie is die wordt geassocieerd met beweging.

Schema van manieren om thermische energie over te dragen

Aan de andere kant hebben de deeltjes een eigenschap die elektrische lading wordt genoemd, volgens welke ze op elkaar inwerken volgens hun relatieve posities. Deze bijdrage aan de thermische energie van het lichaam is potentiële energie.

Het is noodzakelijk om te benadrukken dat thermische energie geen nieuwe vorm van energie is, maar de manier om te verwijzen naar de som van de kinetische en potentiële energieën van een zeer groot deeltjessysteem. De maat van deze energie is de temperatuur, daarom, hoe hoger de temperatuur van iets, hoe meer thermische of warmte -energie het.

[TOC]

Kenmerken van thermische energie

Voor het koken is het noodzakelijk om thermische energie over te dragen naar voedsel

De thermische energie van een systeem wordt gekenmerkt door:

-Dezelfde eenheden hebben als werk en elke andere vorm van energie.

-Gemakkelijk overbrengen van het ene materiaal naar het andere door bepaalde fundamentele mechanismen die hieronder worden beschreven.

-Varieerd op twee manieren: de eerste uitwisseling van energie met de omgeving, die in dit geval wordt gesproken over overdracht, en de andere doet wat werk aan het systeem dat energie toevoegt of aftrekt.

Eenheden en formules

De thermische energie -eenheid in het internationale systeem is de joule, afgekort J, ter ere van de Engelse natuurkundige James Prescott Joule. Wat thermische energie betreft, is een gemeenschappelijke gebruikseenheid echter calorie.

In termen van de joule is een thermochemische calorieën gelijk aan 4.1840 J en een kilocaloria vertegenwoordigt 1000 calorieën.

Kan u van dienst zijn: Millikan Experiment: procedure, uitleg, belang

Thermische energie is evenredig met de lichaamstemperatuur. Ja EN_C Het is kinetische energie en T De temperatuur, de evenredigheidsconstante is k_B Of Boltzmann -constante, de gemiddelde kinetische energie van het deeltje voor elke mate van vrijheid wordt gegeven door de volgende vergelijking:

EN_C = ½ K_B∙ t

Een monoatomisch gasmolecuul, zoals helium of argon, kan bijvoorbeeld overal in een kamer bewegen, dan heeft het 3 vrijheidsgraden en de vertaling van de kinetische energie is gelijk aan 3 keer de vorige vergelijking:

EN_C = 3/2 ∙ K_B∙ t

In internationale systeemeenheden is de constante van Boltzmann 1 waard.380649 × 10²³ J/K.

Ervan uitgaande dat gasmoleculen heel weinig met elkaar samenwerken (ideaal gas) en dat ze alleen translatiebeweging, interne energie of gelijkwaardig aan kinetische energie hebben EN_C.

Wanneer rekening wordt gehouden.

Waar de thermische energie wordt verkregen?

Wanneer twee lichamen met verschillende temperaturen in contact komen, stroomt de energie spontaan van de heetste naar de koudste, totdat de thermische balans is bereikt en de temperaturen worden geëvenaard.

Eenmaal in thermisch evenwicht met zijn omgeving, absorbeert een lichaam evenveel thermische energie als het uitzendt.

Vaak produceren deze veranderingen transformaties. Bijvoorbeeld, bij het opwarmen, groeien de meeste stoffen uit en tijdens het koelen samentrekken ze. Statusveranderingen kunnen ook plaatsvinden, zoals vaste stof naar vloeistof of lijden chemische transformaties.

Het verkrijgen van thermische energie is mogelijk via verschillende routes. Voor de aarde is de primaire bron de zon, maar de aarde zelf genereert op zichzelf warmte door het radioactieve verval van enkele onstabiele elementen.

Kan u van dienst zijn: Schrödinger Atomic Model

Chemische reacties en elektriciteit genereren ook thermische energie die kan worden benut.

Zonne energie

In de kern van de meeste sterren, lekt waterstofzekeringen, het eenvoudigste en meest voorkomende element in het universum, om helium te produceren, het volgende meer complexe element na waterstof. Dit nucleaire fusieproces, dat continu binnen de zon optreedt, geeft grote hoeveelheden energie vrij die de aarde bereiken in de vorm van licht en warmte.

Verbranding

Verbranding is een chemische reactie die snel warmte vrijgeeft. Het komt altijd voor in aanwezigheid van zuurstof en vereist een brandbaar materiaal, zoals hout, steenkool of benzine. In hen is er een uitwisseling van elektronen waarin zuurstof ze van brandstof haalt, waardoor licht en warmte in het proces worden losgelaten.

Door te wrijven

In het voorbeeld van het begin, wanneer het bij koud wrijft als het koud is, voelt een geruststellend warmtegevoel aanvoelt. Daarbij verhoogt kinetische wrijving de energie van de deeltjes op het huidoppervlak en verhoogt daarom de thermische energie.

Hetzelfde gebeurt bij het duwen van een boek op een tafel en in het algemeen wanneer er een relatieve beweging van oppervlakken in contact is. Op microscopisch niveau ervaren de deeltjes van de twee oppervlakken een toename van hun kinetische energie, wat zich vertaalt in een temperatuurstijging, die eenvoudig kan worden waargenomen door de oppervlakken aan te raken.

Door elektrische stroom door te geven

De materialen worden verwarmd tot de doorgang van de elektrische stroom, dus de kabels van de elektrische apparaten, wanneer ze zijn verbonden met het schot, voelen zich heet bij het aanraken van de plastic coating. Deze opwarming wordt genoemd Joule -effect.

Door radioactief verval

In de aarde zijn er onstabiele elementen die van nature afnemen, dat wil zeggen dat ze deeltjes van hun kernen verdrijven om te transformeren in andere stabielere elementen. Dit proces gaat gepaard met de emissie van de thermische energie, die het interieur van de planeet verwarmt.

Kan u van dienst zijn: potentiële energie: kenmerken, typen, berekening en voorbeelden

Thermische energieoverdracht

Er zijn drie fundamentele mechanismen om thermische energie over te dragen, dat wil zeggen om warmte van het ene lichaam naar het andere te geven: geleiding, convectie en straling.

Het rijden

Thermische geleiding

Het komt bij voorkeur voor in vaste materialen, waarvan de deeltjes met elkaar botsen, zonder deze verplaatsen. Metalen zijn goede warmtegeleiders dankzij de gratis elektronen die ze hebben.

Convectie

Door dit proces wordt de warmte getransporteerd naast delen van het deeg, wat over het algemeen een vloeistof is, bijvoorbeeld een vloeistof. Door het water in een pot te koken, wordt het deeg op de achtergrond, dicht bij de vlam, opgewarmd en breidt zich uit, zodat de dichtheid afneemt en de vloeistof stijgt. Zo zinken de koudere porties om op zijn beurt op te warmen.

Bestraling

In tegenstelling tot rijden en convectie heeft straling niet het materiaalmedium nodig om te verspreiden, omdat het het via elektromagnetische golven doet. Op deze manier bereikt de thermische energie van de zon de aarde door lege ruimte.

Referenties

1. Kernenergie. Wat is thermische energie? Hersteld van: nucle-nucleair.netto.
2. Figueroa, D. Vloeistoffen en thermodynamica. Fysieke serie voor wetenschap en engineering. Deel 4. Bewerkt door D. Figueroa, Simón Bolívar University.
3. Iraldi, r. Energie. Hersteld van: natuurkunde.Ciens.UCV.gaan.
4. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Universitaire natuurkunde met moderne natuurkunde. 14e. ED. Deel 1. Pearson.