Теплова енергія (також теплова енергія або теплова енергія) - це прояв енергії у вигляді тепла. У всіх матеріалах атоми, з яких складаються їхні молекули, перебувають у безперервному русі, або рухаючись, або вібруючи.
Цей рух частинок означає, що атоми мають певну кінетичну енергію, яку ми називаємо теплом, тепловою енергією або тепловою енергією. Певним чином, теплова енергія - це внутрішня енергія тіла.
Внутрішню енергію термодинамічної системи можна змінити двома способами: виконуючи роботу над системою та обмінюючись теплом із навколишнім середовищем. Енергія, яку тіло отримує або втрачає в процесі обміну теплом із навколишнім середовищем, називається кількістю тепла або просто теплою.
Енергія вимірюється в джоулях (J) за міжнародною системою. Хоча, коли мова йде про теплотворну енергію, також зазвичай використовуються калорії (кал).
Передача теплової енергії
Ця форма енергії може передаватися від одного тіла до іншого, дотримуючись законів термодинаміки, трьома різними способами:
- Радіаційна передача тепла.
- Передача теплової енергії за допомогою провідності.
- Передача теплової енергії конвекцією.
Теплова енергія від випромінювання передається через електромагнітні хвилі. Це шлях, яким теплова енергія від Сонця доходить до нас.
Основний приклад цього випадку - теплові сонячні енергетичні установки, які використовують сонячну радіацію для нагрівання води. Гаряча вода, отримана від цих сонячних установок, зазвичай використовується для опалення та для використання в якості гарячої води для побутового використання.
Передача теплової енергії за допомогою провідності відчувається, коли тепле тіло знаходиться у фізичному контакті з більш холодним тілом. Енергія завжди передається від теплого тіла до холодного. Якщо обидва тіла мають однакову температуру, передача енергії не відбувається. Коли ми торкаємось рукою до шматка льоду, частина теплової енергії від нашої руки передається льоду, через що ми відчуваємо холод.
Передача теплової енергії конвекцією відбувається, коли гарячі молекули переміщуються з одного боку на інший. Це був би випадок вітру, здатного переміщати молекули з певною тепловою енергією з одного боку в інший.
Тепло у фазових змінах
Якщо тіло забезпечується тепловою енергією, збільште його температуру. З іншого боку, якщо він віддає теплову енергію назовні, він охолоджується. Це відбувається до тих пір, поки це тіло не змінює фазу. Тобто, під час перетворення з твердої речовини в рідину, з рідини в газ і навпаки, зміна тепла не означає зміни температури, поки трансформація не буде завершена.
Енергія, необхідна для фазового переходу одиниці маси речовини, називається питомою теплотою фазового перетворення.
Фазові зміни води
Приклад цього явища можна спостерігати з водою.
Якщо тепло подається до рідкої води, це підвищує температуру до 100 градусів Цельсія. Отже, кипіння. Від цієї температури передача енергії використовується для зміни рідкого стану на газ (водяна пара).
У цей час температура залишатиметься постійною, поки вся вода не стане парою. Коли вся вода - пара, температура може продовжувати зростати.
Приклади теплової енергії
Теплова енергія часто пов’язана з іншими видами енергії. Ось кілька прикладів теплової енергії:
- Атомна енергія. У процесі ядерного поділу атомів урану виділяється велика кількість енергії у вигляді тепла.
- Хімічна енергія. У хімічній реакції. Екзотермічні реакції генерують тепло.
- Електрична енергія. Проходження електронів через резистор генерує тепло.
- Геотермальна енергія. Це використання тепла з надр Землі.
- Горючі корисні копалини. При згорянні викопного палива. Автомобільні двигуни тощо.
У багатьох із цих полів ця енергія використовується для отримання механічної енергії. Або потенційна енергія.
Список літератури
- Основні принципи класичної та статистичної термодинаміки (PDF) (uk)
- Теплова енергія в Британській енциклопедії (uk)
Дата публікації: 10 грудня 2009 р
Останній огляд: 16 травня 2020 р