Energie termală - Thermal energy

Radiația termică în lumină vizibilă poate fi văzută pe această metală fierbinte.

Termenul „ energie termică” este utilizat în mod diferit și adesea în mod vag, în contexte diferite. Se referă la mai multe concepte fizice distincte, cum ar fi energia internă sau entalpia unui corp de materie și radiații; sau ca căldură , definită ca un tip de transfer de energie (așa cum este lucrarea termodinamică ); sau ca energie caracteristică a unui grad de libertate , într-un sistem care este descris în termeni de constituenți microscopici particulari, unde denotă temperatura și denotă constanta Boltzmann . ${\ displaystyle k _ {\ mathrm {B}} T}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle k _ {\ mathrm {B}}}$

Relația cu căldura și energia internă

În termodinamică , căldura este energie în transfer către sau dintr-un sistem termodinamic , prin alte mecanisme decât lucrarea termodinamică sau transferul de materie. Căldura se referă la o cantitate transferată între sisteme, nu la o proprietate a vreunui sistem sau „conținută” în interiorul acestuia. Pe de altă parte, energia internă și entalpia sunt proprietăți ale unui singur sistem. Căldura și munca depind de modul în care a avut loc un transfer de energie, în timp ce energia internă este o proprietate a stării unui sistem și poate fi astfel înțeleasă fără a ști cum a ajuns energia.

Într-o relatare mecanică statistică a unui gaz ideal , în care moleculele se mișcă independent între coliziuni instantanee, energia internă este suma totală a energiilor cinetice ale particulelor independente ale gazului și această mișcare cinetică este sursa și efectul transferul de căldură peste granița unui sistem. Pentru un gaz care nu are interacțiuni cu particule, cu excepția coliziunilor instantanee, termenul „energie termică” este efectiv sinonim cu „ energie internă ”. In multe fizica statistica texte, „energia termică“ se referă la , produsul din constanta lui Boltzmann și temperatura absolută , de asemenea , scris ca . Într-un material, în special în materie condensată, cum ar fi un lichid sau un solid, în care particulele constitutive, cum ar fi moleculele sau ionii, interacționează puternic între ele, energiile acestor interacțiuni contribuie puternic la energia internă a corpului, dar nu sunt pur și simplu evidente în temperatură. ${\ displaystyle kT}$${\ displaystyle k _ {\ text {B}} T}$

Termenul „energie termică” se aplică și energiei transportate de un flux de căldură, deși aceasta poate fi numită și căldură sau cantitate de căldură.

Context istoric

Într-o conferință din 1847 intitulată „Despre materie, forță vie și căldură”, James Prescott Joule a caracterizat diverși termeni care sunt strâns legați de energie termică și căldură. El a identificat termenii căldură latentă și căldură sensibilă ca forme de căldură care afectează fiecare fenomene fizice distincte, respectiv energia potențială și respectiv energia cinetică a particulelor. El a descris energia latentă ca energia de interacțiune într-o configurație dată de particule, adică o formă de energie potențială, și căldura sensibilă ca o energie care afectează temperatura măsurată de termometru datorită energiei termice, pe care a numit-o forța vie.

Energie termică inutilă

Dacă temperatura minimă a mediului unui sistem este și entropia sistemului este , atunci o parte din energia internă a sistemului care se ridică la nu poate fi convertită în muncă utilă. Aceasta este diferența dintre energia internă și energia liberă Helmholtz . ${\ displaystyle T _ {\ text {e}}}$${\ displaystyle S}$${\ displaystyle S \ cdot T _ {\ text {e}}}$

Vezi si

• Energie geotermală
• Transfer de căldură
• Conversia energiei termice oceanice
• Ordinele de mărime (temperatura)
• Depozitarea energiei termice

Referințe