У попередніх статтях ми бачили, що таке Кінетична енергія і механічна енергія. У цих статтях ми згадували теплову енергію як частину енергії, яка впливає і володіє відповідним тілом. Термальна енергія Це енергія, яку мають усі частинки, з яких складається тіло. Коли температура коливається, активність частинок зростає. Ця внутрішня енергія зростає при вищій температурі і зменшується при її зниженні.
Тепер ми збираємося детально проаналізувати цей тип енергії, щоб ще більше поповнити наші знання про різні типи енергії, які існують. Ви хочете дізнатися більше про це? Продовжуйте читати.
Характеристика теплової енергії
Теплова енергія - це енергія, яка передається між системами, що знаходяться при різних температурах. Це проявляється як тепло, яке ми відчуваємо, наприклад, коли торкаємося поверхні, яка тепліша за іншу. Ця передача енергії завжди йде від більш гарячого тіла до більш холодного. У цьому процесі теплова енергія розподіляється, поки обидва тіла не досягнуть теплової рівноваги, тобто коли обидва мають однакову температуру.
Важливою характеристикою теплової енергії є те, що вона залежить від кількості частинок, які має речовина, і швидкості, з якою вони рухаються. Чим швидше рухаються частинки, тим більша теплова енергія.
Ця енергія також пов’язана зі змінами стану речовини. Наприклад, збільшуючи теплову енергію твердого тіла, воно може досягти точки, коли воно стає рідиною, а якщо воно продовжує набирати енергію, рідина стає газом.
Приклади теплової енергії
Ось деякі приклади отримання теплової енергії:
- Природа і Сонце. Сонце є найбільшим джерелом теплової енергії, яке ми знаємо. Тіла, які піддаються впливу сонячного світла, наприклад камінь або вода, поглинають цю енергію, і їх температура підвищується.
- Гервір агуа. Коли ми нагріваємо воду, її молекули починають рухатися швидше, поки не досягнуть точки кипіння. У цей момент вода змінює стан, переходячи з рідкого стану в газоподібний.
- Димоходи. Каміни спалюють дрова та інше паливо для отримання тепла, що збільшує теплову енергію навколишнього середовища.
- екзотермічні реакції. Подібно до спалювання палива або бензину в двигуні автомобіля, ці реакції виділяють тепло.
- Тертя. Коли дві поверхні тертя одна об одну, тертя генерує теплову енергію. Прикладом може бути те, що наші руки стають теплими від тертя їх одна об одну.
Як виробляється теплова енергія?
Теплова енергія утворюється внаслідок руху частинок усередині тіл. Ці частинки, звані атомами або молекулами, знаходяться в постійному русі, і чим швидше вони рухаються, тим більшою кількістю теплової енергії вони володіють.
Важливою концепцією у виробництві теплової енергії є те, що це воно не створюється і не руйнується, він просто перетворюється. Ми можемо генерувати теплову енергію за допомогою різних процесів, таких як спалювання викопного палива, ядерної енергії, хімічних реакцій або просто шляхом контакту між тілами з різною температурою.
Як використовується теплова енергія?
Сьогодні теплова енергія має багато важливих застосувань. Ми можемо перетворювати її в інші форми енергії, такі як електрична енергія, або використовувати її безпосередньо для виробництва тепла. Ось кілька прикладів його використання:
- в опаленні. Його виробляють за допомогою котлів або генераторів, які спалюють деяке паливо для нагрівання води, яка транспортує тепло до різних частин будинку чи будівлі.
- У двигунах внутрішнього згоряння. Це стосується автомобільних двигунів, де згоряння палива генерує теплову енергію, яка перетворюється на механічну енергію для руху автомобіля.
- На електростанціях. На теплових електростанціях теплова енергія, що виробляється при спалюванні палива, використовується для нагрівання води;
Вимірювання теплової енергії
Теплова енергія вимірюється в Джоулі (Дж) згідно з Міжнародною системою одиниць, хоча його також можна виразити в калоріях. Калорія - це кількість енергії, необхідна для підвищення температури 1 грама води на 1 градус Цельсія. тому одна калорія дорівнює 4,184 джоуля.
Окрім джоулів або калорій, у деяких контекстах також використовуються інші одиниці, наприклад Британська теплова одиниця (BTU), що еквівалентно приблизно 1.055 джоулям і використовується в системах опалення або охолодження.
Приклади використання теплової енергії в побуті
Теплова енергія присутня в багатьох звичайних явищах і пристроях. Ось кілька прикладів:
- У людини і теплокровних тварин. Ми підтримуємо постійну температуру нашого тіла, що передбачає постійну витрату теплової енергії, яку ми виробляємо під час розщеплення їжі.
- На металах, які піддаються впливу сонця. У спекотний день метал автомобіля або будь-яка інша металева поверхня нагрівається, поглинаючи теплову енергію сонця.
- У побутовій техніці. Для роботи печей, радіаторів і обігрівачів використовується теплова енергія.
- При спалюванні дров або вугілля. Коли ми розпалюємо багаття або барбекю, вироблена теплова енергія нагріває навколишнє середовище та готує їжу.
Часта плутанина з такими термінами, як тепло і температура
Зазвичай теплову енергію плутають з теплом або теплом. Хоча ці терміни пов’язані, вони не означають те саме:
- Термальна енергія Це повна енергія, що міститься в системі внаслідок руху її частинок.
- Тепло Це передача теплової енергії від тіла з більшою температурою до тіла з нижчою.
- Температура Це міра середньої теплової енергії частинок тіла.
Важливо зазначити, що, хоча тепло і теплова енергія пов’язані, тепло не є внутрішньою властивістю тіла, а скоріше процесом передачі, тоді як теплова енергія є властивістю матерії.
Інші види енергії, що відносяться до теплової енергії
Теплова енергія пов’язана з іншими видами енергії, що дозволяє її перетворювати в різні сфери застосування. Тут ми детально описуємо деякі з цих відносин:
Теплова сонячна енергія
Сонячна теплова енергія — це вид відновлюваної енергії, який перетворює енергію сонця на тепло. Цей вид енергії зазвичай використовується для підігріти воду в будинках або для виробництва електроенергії за допомогою сонячних теплових установок.
Геотермальна енергія
Ця форма енергії походить від тепла, що накопичується всередині Землі. Геотермальна енергія використовує це природне тепло для виробництва електроенергії чи опалення більш чистим і екологічним способом.
Електрична енергія
Теплова енергія може бути перетворена в електричну на теплових електростанціях, де тепло використовується для виробництва пари та приводу турбін, які виробляють електроенергію, процес, поширений на викопному паливі або атомних електростанціях.
Вивчення теплової енергії має важливе значення для розуміння того, як енергія генерується та використовується в нашому повсякденному житті. Від тепла сонця до енергії, яку ми використовуємо для приготування їжі, теплова енергія має значний вплив на наше довкілля та спосіб нашого життя.