Главная страница » Тепловая энергия
Физика

Тепловая энергия

Мы объясним, что такое тепловая энергия, как ее получают и каковы ее характеристики. А также, что такое тепловая энергия
Многие виды использования тепловой энергии включают защиту от холода и приготовление пищи

Что такое тепловая энергия?

Тепловая энергия или тепловая энергия – это количество внутренней энергии , содержащейся в термодинамической системе, находящейся в равновесии (тело, совокупность частиц, молекула и т.д.), которое пропорционально ее абсолютной температуре

Другими словами, тепловая энергия – это энергия, возникающая в результате внутреннего случайного движения частиц тела (т.е. она эквивалентна кинетической энергии ), которая увеличивается или уменьшается в результате передачи энергии, обычно в форме тепла или работы

Температура системы и ее способность производить работу (движение и т.д.) зависят от ее тепловой энергии. Это происходит потому, что, как и все формы энергии, может быть преобразована, передана или сохранена в определенной степени

Из этого следует, что тепловая энергия также ответственна за агрегатные состояния материи , поскольку чем выше энергетические уровни, тем сильнее перемешиваются составляющие частицы материи и тем меньше вероятность того, что они разделят ограниченное пространство

Частицы жидкости более энергичны, чем частицы твердого тела , а частицы газа намного энергичнее, чем частицы жидкости. Таким образом, мы можем нагреть (т.е. ввести тепловую энергию в) твердое тело и перевести его в жидкое состояние, а затем нагреть его, чтобы перевести в газообразное состояние

Это потеря или приобретение тепловой энергии, которая определяет нагрев или охлаждение тела или системы. Однако не следует путать следующие понятия:

  • Температура. Средняя кинетическая энергия частиц тела или системы.
  • Жара. Перенос внутренней энергии от одного тела или системы к другому в результате разницы температур.
  • тепловая энергия. Общая энергия молекул внутри тела или системы.

 

Характеристики тепловой энергии

Тепловая энергия может передаваться от одной системы к другой.

Поскольку все термодинамические системы стремятся к тепловому равновесию с окружающей средой, эта энергия должна быть способна передаваться от одного тела к другому или от одного тела к окружающей среде , и это происходит с помощью трех основных механизмов:

  • Проведение. Передача энергии происходит через контакт между телами, без обмена веществом.
  • Конвекция. Передача энергии происходит через движение жидкости (жидкости или газа). Если, например, смешать две жидкости, то жидкость с более высокой температурой будет передавать тепло другой жидкости путем конвекции.
  • Радиация. Энергия передается без физического контакта и с помощью электромагнитных волн. Например, солнце передает тепловую энергию путем излучения.

Как получают тепловую энергию?

Горячий напиток успокаивает нас, потому что он вводит тепловую энергию в нашу систему.

Тепловая энергия может быть получена различными способами, через различные источники, передающие тепло. Так, например, обогреватель зимой является источником тепловой энергии, которая выделяет тепло и поглощается нашим телом, чтобы согреть нас

Тепло, выделяемое при отоплении, получается в результате преобразования электрической энергии в тепловую энергию, т.е. источники этого вида энергии могут работать от других видов энергии. Например, тепловая энергия может быть получена в результате химических реакций , особенно окисления-восстановления или горения

Когда мы разжигаем костер, едим и перевариваем пищу или смешиваем определенные кислоты и определенные металлы , мы запускаем химическую (или биохимическую , в нашем организме) реакцию, которая позволяет нам увеличить нашу внутреннюю энергию и, таким образом, нашу тепловую энергию

Преимущества и недостатки тепловой энергии

Управление тепловой энергией является большим преимуществом для человечества , поскольку оно дает нам возможность контролировать температуру нашего тела и пространства, в котором мы живем, и обеспечивает комфорт или даже выживание в неблагоприятных климатических условиях

Но в то же время тепловая энергия может привести к неконтролируемым сценариям , когда тепло запускает реакции горения, которые могут привести к катастрофам , таким как пожары, удушье или непредвиденные химические реакции

Примеры тепловой энергии

Отопление добавляет тепловую энергию к воздуху в помещении.

Некоторые примеры тепловой энергии:

  • Тепло Солнца , излучаемое в пространство вокруг него и получаемое нами вместе с его светом каждый день.
  • Тепло, которое мы добавляем к пище при приготовлении, значительно увеличивает ее тепловую энергию и производит химические изменения в ее составе, что позволяет нам легче ее переваривать.
  • Включенный обогреватель добавляет в атмосферу помещения тепловую энергию, которую наше тело поглощает из воздуха , и мы воспринимаем ее как тепло.
  • Когда мы зажигаем спичку, мы запускаем экзотермическую реакцию , то есть реакцию, которая увеличивает тепловую энергию системы, по крайней мере, на время , необходимое для того, чтобы спичка догорела.
  • Некоторые физические явления которые генерируют тепло, например трение увеличивают тепловую энергию системы.

Тепловая энергия и тепловая энергия

Вообще говоря, тепловая энергия и тепловая энергия упоминаются без дальнейшего различия, поскольку эти два термина в основном синонимы

Федор Лебедев

Федор Лебедев

Окончил МГТУ имени Н. Э. Баумана. Физик, специалист в области теоретической электротехники, член-корреспондент РАН. Автор работ по теоретической электротехнике, информатике.

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий