Características de energia térmica, obtenção, transferência

O energia térmica o A energia térmica de um corpo é a energia interna associada à sua temperatura, por isso se manifesta na forma de calor. Experimentar a energia térmica é muito simples: basta esfregar as mãos para perceber o calor causado pelo atrito.

A origem da energia térmica está, por um lado, no movimento constante de partículas no nível molecular, o que lhes dá energia cinética, que é a energia associada ao movimento.

Esquema de maneiras de transferir energia térmica

Por outro lado, as partículas têm uma propriedade chamada carga elétrica, segundo a qual eles interagem de acordo com suas posições relativas. Esta contribuição para a energia térmica corporal é energia potencial.

É necessário enfatizar que a energia térmica não é uma nova forma de energia, mas a maneira de se referir à soma das energias cinéticas e potenciais de um sistema de partículas muito grande. A medida dessa energia é a temperatura, portanto, quanto maior a temperatura de algo, mais térmica ou energia térmica.

[TOC]

Características da energia térmica

Para cozinhar, é necessário transferir energia térmica para alimentos

A energia térmica de um sistema é caracterizada por:

-Tem as mesmas unidades que o trabalho e qualquer outra forma de energia.

-Transferir facilmente de um material para outro através de certos mecanismos fundamentais descritos abaixo.

-Variou de duas maneiras: a primeira troca de energia com o ambiente, que neste caso é mencionada em transferência, e o outro está fazendo algum trabalho no sistema que adiciona ou subtrai a energia.

Unidades e fórmulas

A unidade de energia térmica no sistema internacional é o joule, abreviado J, em homenagem ao físico inglês James Prescott Joule. No entanto, no que diz respeito à energia térmica, uma unidade de uso comum é caloria.

Em termos de joule, uma caloria termoquímica é equivalente a 4.1840 J e A Kilocaloria representa 1000 calorias.

Pode servir a você: Millikan Experiment: Procedimento, Explicação, Importância

A energia térmica é proporcional à temperatura corporal. Sim E_c É energia cinética e T A temperatura, a constante de proporcionalidade é k_B Ou Boltzmann constante, a energia cinética média da partícula para cada grau de liberdade é dada pela seguinte equação:

E_c = ½ k_B∙ t

Por exemplo, uma molécula de gás monoatômica, como hélio ou argônio, pode se mover para qualquer lugar dentro de uma sala e, em seguida, possui 3 graus de liberdade e sua energia cinética de tradução é equivalente a 3 vezes a equação anterior:

E_c = 3/2 ∙ k_B∙ t

Nas unidades de sistema internacional, a constante de Boltzmann vale 1.380649 × 10²³ J/k.

Supondo que as moléculas de gás interajam muito pouco entre si (gás ideal) e que elas só têm movimento de tradução, energia interna ou equivalente à energia cinética E_c.

Quando outras contribuições são levadas em consideração, como um movimento de rotação, por exemplo, e = ½ k ∙ t é adicionado para cada possibilidade de movimento.

Onde a energia térmica é obtida?

Quando dois corpos com temperaturas diferentes entram em contato, a energia flui espontaneamente do mais quente para o mais frio, até que o equilíbrio térmico seja alcançado e as temperaturas sejam equalizadas.

Uma vez em equilíbrio térmico com o ambiente, um corpo absorve tanta energia térmica quanto emite.

Freqüentemente, essas mudanças produzem transformações. Por exemplo, ao aquecer, a maioria das substâncias se expande e quando o resfriamento eles contratam. Alterações de status também podem ocorrer, como sólido a líquido ou sofrer transformações químicas.

Obter energia térmica é possível através de vários caminhos. Para a Terra, a fonte principal é o sol, mas a própria terra gera calor por conta própria através da decadência radioativa de alguns elementos instáveis.

Pode servir você: Modelo Atômico Schrödinger

Reações químicas e eletricidade também geram energia térmica que pode ser explorada.

Energia solar

No núcleo da maioria das estrelas, o hidrogênio funde, o elemento mais simples e abundante do universo, para produzir hélio, o próximo elemento mais complexo após o hidrogênio. Este processo de fusão nuclear, que ocorre continuamente dentro do sol, libera grandes quantidades de energia que atingem a terra na forma de luz e calor.

Combustão

A combustão é uma reação química que libera calor rapidamente. Sempre ocorre na presença de oxigênio e requer um material combustível, como madeira, carvão ou gasolina. Neles, há uma troca de elétrons nos quais o oxigênio os leva de combustível, liberando luz e calor no processo.

Esfregando

No exemplo do começo, ao esfregar as mãos quando está frio, uma sensação de calor reconfortante se sente. Ao fazer isso, o atrito cinético aumenta a energia das partículas na superfície da pele e, portanto, aumenta a energia térmica.

O mesmo acontece ao empurrar um livro em uma mesa e, em geral, sempre que houver um movimento relativo de superfícies em contato. No nível microscópico, as partículas das duas superfícies experimentam um aumento em sua energia cinética, que se traduz em um aumento da temperatura, que pode ser percebido simplesmente tocando as superfícies.

Passando por corrente elétrica

Os materiais são aquecidos para a passagem da corrente elétrica; portanto, os cabos dos dispositivos elétricos, quando estão conectados ao tiro, fique quente ao tocar no revestimento de plástico. Este aquecimento é chamado Efeito Joule.

Por decaimento radioativo

Dentro da terra, existem elementos instáveis ​​que diminuem naturalmente, ou seja, eles expulsaram as partículas de seus núcleos para se transformar em outros elementos mais estáveis. Este processo é acompanhado pela emissão de energia térmica, que aquece o interior do planeta.

Pode atendê -lo: energia potencial: características, tipos, cálculo e exemplos

Transferência de energia térmica

Existem três mecanismos fundamentais para transferir energia térmica, isto é, passar o calor de um corpo para outro: condução, convecção e radiação.

Dirigindo

Condução térmica

Ocorre de preferência em materiais sólidos, cujas partículas colidem entre si, sem essas deslocamentos. Os metais são bons condutores de calor graças aos elétrons gratuitos que eles têm.

Convecção

Através desse processo, o calor é transportado ao lado de partes da massa, que geralmente é um fluido, por exemplo, um líquido. Ao ferver a água em uma panela, a massa que está em segundo plano, perto da chama, aquece e se expande, de modo que sua densidade diminui e o fluido ascende. Assim, as porções mais frias afundam para aquecer por sua vez.

Radiação

Ao contrário de dirigir e convecção, a radiação não precisa do meio de material para se espalhar, pois faz isso através de ondas eletromagnéticas. Dessa maneira, a energia térmica do sol atinge a terra através do espaço vazio.

Referências

1. Energia nuclear. O que é energia térmica? Recuperado de: nucle-nuclear.líquido.
2. Figueroa, d. Fluidos e termodinâmica. Série física para ciência e engenharia. Volume 4. Editado por d. Figueroa, Universidade Simón Bolívar.
3. Iraldi, r. A energia. Recuperado de: física.Ciens.Ucv.ir.
4. Rex, a. 2011. Fundamentos da Física. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Física da Universidade com Física Moderna. 14º. Ed. Volume 1. Pearson.