Caratteristiche energetiche termiche, ottenendo, trasferimento

IL energia termica o L'energia termica di un corpo è l'energia interna associata alla sua temperatura, quindi si manifesta in forma di calore. Sperimentare l'energia termica è molto semplice: è sufficiente strofinare le mani per percepire il calore causato dall'attrito.

L'origine dell'energia termica sta, da un lato, nel costante movimento delle particelle a livello molecolare, che dà loro energia cinetica, che è l'energia associata al movimento.

Schema di modi per trasferire l'energia termica

D'altra parte, le particelle hanno una proprietà chiamata carica elettrica, secondo la quale interagiscono in base alle loro posizioni relative. Questo contributo all'energia termica del corpo è l'energia potenziale.

È necessario sottolineare che l'energia termica non è una nuova forma di energia, ma il modo di riferirsi alla somma delle energie cinetiche e potenziali di un sistema di particelle molto grandi. La misura di questa energia è la temperatura, quindi, maggiore è la temperatura di qualcosa, maggiore è l'energia termica o termica.

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Caratteristiche dell'energia termica

Per cucinare è necessario trasferire l'energia termica al cibo

L'energia termica di un sistema è caratterizzata da:

-Avere le stesse unità del lavoro e qualsiasi altra forma di energia.

-Trasferimento facilmente da un materiale all'altro attraverso alcuni meccanismi fondamentali descritti di seguito.

-Varie in due modi: il primo scambio di energia con l'ambiente, che in questo caso si parla di trasferimento e l'altro sta facendo un po 'di lavoro sul sistema che aggiunge o sottrae l'energia.

Unità e formule

L'unità di energia termica nel sistema internazionale è il joule, abbreviato J, in onore del fisico inglese James Prescott Joule. Tuttavia, per quanto riguarda l'energia termica, un'unità di uso comune è caloria.

In termini di Joule, una calorica termochimica è equivalente a 4.1840 J e una chilocaloria rappresentano 1000 calorie.

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L'energia termica è proporzionale alla temperatura corporea. Sì E_C È energia cinetica e T La temperatura, la costante di proporzionalità è K_B O costante di Boltzmann, l'energia cinetica media della particella per ogni grado di libertà è data dalla seguente equazione:

E_C = ½ k_B∙ t

Ad esempio, una molecola di gas monoatomica, come l'elio o l'argon, può spostarsi ovunque all'interno di una stanza, quindi ha 3 gradi di libertà e la sua energia cinetica di traduzione è equivalente a 3 volte l'equazione precedente:

E_C = 3/2 ∙ k_B∙ t

Nelle unità di sistema internazionale, la costante di Boltzmann vale 1.380649 × 10²³ J/k.

Supponendo che le molecole di gas interagiscano molto poco tra loro (gas ideale) e che abbiano solo movimento di traduzione, energia interna o equivalente all'energia cinetica E_C.

Quando vengono presi in considerazione altri contributi, ad esempio come movimento di rotazione, viene aggiunto E = ½ K ∙ T per ogni possibilità di movimento.

Dove si ottiene l'energia termica?

Quando due corpi con temperature diverse si mettono in contatto, l'energia scorre spontaneamente dal più caldo al più freddo, fino a raggiungere l'equilibrio termico e le temperature sono equalizzate.

Una volta in equilibrio termico con l'ambiente circostante, un corpo assorbe la stessa energia termica che emette.

Spesso questi cambiamenti producono trasformazioni. Ad esempio, durante il riscaldamento, la maggior parte delle sostanze si espande e quando si raffreddano si contraggono. Possono anche verificarsi cambiamenti di stato, come solido a liquido o subire trasformazioni chimiche.

Ottenere l'energia termica è possibile attraverso vari percorsi. Per la terra, la fonte primaria è il sole, ma la Terra stessa genera calore da solo attraverso il decadimento radioattivo di alcuni elementi instabili.

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Le reazioni chimiche e l'elettricità generano anche energia termica che può essere sfruttata.

Energia solare

Nel nucleo della maggior parte delle stelle, i fusibili per idrogeno, l'elemento più semplice e abbondante nell'universo, per produrre elio, il prossimo elemento più complesso dopo l'idrogeno. Questo processo di fusione nucleare, che si verifica continuamente all'interno del sole, rilascia grandi quantità di energia che raggiungono la terra sotto forma di luce e calore.

Combustione

La combustione è una reazione chimica che rilascia rapidamente calore. Si verifica sempre in presenza di ossigeno e richiede un materiale combustibile, come legno, carbone o benzina. In essi c'è uno scambio di elettroni in cui l'ossigeno li prende dal carburante, rilasciando luce e calore nel processo.

Sfregando

Nell'esempio dell'inizio, quando si strofina le mani quando fa freddo, una sensazione di calore confortante si sente. In tal modo, l'attrito cinetico aumenta l'energia delle particelle sulla superficie della pelle e quindi aumenta l'energia termica.

Lo stesso accade quando si spingono un libro su un tavolo e in generale ogni volta che c'è un movimento relativo di superfici in contatto. A livello microscopico le particelle delle due superfici subiscono un aumento della loro energia cinetica, che si traduce in un aumento della temperatura, che può essere percepito semplicemente toccando le superfici.

Passando la corrente elettrica

I materiali vengono riscaldati al passaggio della corrente elettrica, quindi i cavi dei dispositivi elettrici, quando sono collegati allo scatto, si sentono caldi quando si toccano il rivestimento di plastica. Questo riscaldamento si chiama Joule Effect.

Di decadimento radioattivo

All'interno della Terra ci sono elementi instabili che diminuiscono naturalmente, cioè espelle particelle dei loro nuclei per trasformarsi in altri elementi più stabili. Questo processo è accompagnato dall'emissione di energia termica, che riscalda l'interno del pianeta.

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Trasferimento di energia termica

Esistono tre meccanismi fondamentali per trasferire l'energia termica, ovvero passare il calore da un corpo all'altro: conduzione, convezione e radiazioni.

Guida

Conduzione termica

Si verifica preferibilmente in materiali solidi, le cui particelle si scontrano tra loro, senza questi spostamenti. I metalli sono buoni conduttori di calore grazie agli elettroni gratuiti che hanno.

Convezione

Attraverso questo processo il calore viene trasportato accanto a parti dell'impasto, che è generalmente un fluido, ad esempio un liquido. Facendo bollire l'acqua in una pentola, l'impasto che si trova sullo sfondo, vicino alla fiamma, si riscalda e si espande, quindi la sua densità diminuisce e il fluido sale. Quindi le porzioni più fredde affondano per riscaldarsi a turno.

Radiazione

A differenza della guida e della convezione, le radiazioni non hanno bisogno del mezzo di materiale da diffondere, poiché lo fa attraverso le onde elettromagnetiche. In questo modo l'energia termica dal sole raggiunge la terra attraverso lo spazio vuoto.

Riferimenti

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