Caractéristiques d'énergie thermique, obtention, transfert

La l'énérgie thermique o L'énergie thermique d'un corps est l'énergie interne associée à sa température, donc elle se manifeste sous forme de chaleur. Expérimenter l'énergie thermique est très simple: il suffit de vous frotter les mains pour percevoir la chaleur causée par la friction.

L'origine de l'énergie thermique réside, d'une part, dans le mouvement constant des particules au niveau moléculaire, ce qui leur donne une énergie cinétique, qui est l'énergie associée au mouvement.

Schéma de façons de transférer l'énergie thermique

D'un autre côté, les particules ont une propriété appelée charge électrique, selon laquelle elles interagissent en fonction de leurs positions relatives. Cette contribution à l'énergie thermique du corps est une énergie potentielle.

Il est nécessaire de souligner que l'énergie thermique n'est pas une nouvelle forme d'énergie, mais la façon de se référer à la somme des énergies cinétiques et potentielles d'un très grand système de particules. La mesure de cette énergie est la température, par conséquent, plus la température de quelque chose est élevée, plus l'énergie thermique ou thermique.

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Caractéristiques de l'énergie thermique

Pour la cuisson, il est nécessaire de transférer l'énergie thermique aux aliments

L'énergie thermique d'un système est caractérisée par:

-Avoir les mêmes unités que le travail et toute autre forme d'énergie.

-Transférer facilement d'un matériau à un autre par certains mécanismes fondamentaux décrits ci-dessous.

-Varié de deux manières: la première énergie d'échange avec l'environnement, qui dans ce cas est évoquée, et l'autre travaille sur le système qui ajoute ou soustrait l'énergie.

Unités et formules

L'unité d'énergie thermique du système international est le joule, Abrégé J, en l'honneur du physicien anglais James Prescott Joule. Cependant, en ce qui concerne l'énergie thermique, une unité d'utilisation courante est calorie.

En termes de Joule, une calorie thermochimique équivaut à 4.1840 J et un kilocaloria représente 1000 calories.

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L'énergie thermique est proportionnelle à la température corporelle. Ouais ET_c C'est de l'énergie cinétique et T La température, la constante de proportionnalité est k_B Ou Boltzmann constant, l'énergie cinétique moyenne de la particule pour chaque degré de liberté est donnée par l'équation suivante:

ET_c = ½ K_B∙ t

Par exemple, une molécule de gaz monoatomique, comme l'hélium ou l'argon, peut se déplacer n'importe où à l'intérieur d'une pièce, puis il a 3 degrés de liberté et son énergie cinétique de traduction est équivalente à 3 fois l'équation précédente:

ET_c = 3/2 ∙ K_B∙ t

Dans les unités de système international, la constante de Boltzmann vaut 1.380649 × 10²³ J / k.

En supposant que les molécules de gaz interagissent très peu les unes avec les autres (gaz idéal) et qu'ils n'ont que un mouvement de traduction, une énergie interne ou équivalent à l'énergie cinétique ET_c.

Lorsque d'autres contributions sont prises en compte, comme un mouvement de rotation par exemple, E = ½ K ∙ t est ajouté pour chaque possibilité de mouvement.

Où l'énergie thermique est obtenue?

Lorsque deux corps à températures différentes entrent en contact, l'énergie s'écoule spontanément du plus chaud au plus froid, jusqu'à ce que l'équilibre thermique soit atteint et que les températures soient égalisées.

Une fois dans l'équilibre thermique avec son environnement, un corps absorbe autant d'énergie thermique qu'il en émet.

Souvent, ces changements produisent des transformations. Par exemple, lors du réchauffement, la plupart des substances se développent et lors du refroidissement, ils se contractent. Des changements de statut peuvent également avoir lieu, comme des transformations chimiques solides à liquide ou souffrant.

L'obtention d'énergie thermique est possible par diverses voies. Pour la Terre, la source principale est le soleil, mais la Terre elle-même génère de la chaleur à travers la carie radioactive de certains éléments instables.

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Les réactions chimiques et l'électricité génèrent également une énergie thermique qui peut être exploitée.

Énergie solaire

Dans le cœur de la plupart des étoiles, l'hydrogène fusionne, l'élément le plus simple et le plus abondant de l'univers, pour produire de l'hélium, l'élément plus complexe suivant après l'hydrogène. Ce processus de fusion nucléaire, qui se produit en continu à l'intérieur du soleil, libère de grandes quantités d'énergie qui atteignent la terre sous forme de lumière et de chaleur.

La combustion

La combustion est une réaction chimique qui libère la chaleur rapidement. Il se produit toujours en présence d'oxygène et nécessite un matériau combustible, comme le bois, le charbon ou l'essence. Il y a un échange d'électrons dans lesquels l'oxygène les prend du carburant, libérant la lumière et la chaleur dans le processus.

En frottant

Dans l'exemple du début, lorsque vous frottez les mains quand il fait froid, une sensation de chaleur réconfortante se sent. Ce faisant, le frottement cinétique augmente l'énergie des particules à la surface de la peau et augmente donc l'énergie thermique.

La même chose se produit lors de la poussée d'un livre sur une table et en général chaque fois qu'il y a un mouvement relatif des surfaces en contact. Au niveau microscopique, les particules des deux surfaces connaissent une augmentation de leur énergie cinétique, ce qui se traduit par une augmentation de la température, qui peut être perçue simplement en touchant les surfaces.

En passant le courant électrique

Les matériaux sont chauffés au passage du courant électrique, de sorte que les câbles des dispositifs électriques, lorsqu'ils sont connectés à la photo, se sentent chauds lorsqu'ils touchent le revêtement en plastique. Ce réchauffement est appelé Effet joule.

Par décomposition radioactive

À l'intérieur de la terre, il y a des éléments instables qui diminuent naturellement, c'est-à-dire qu'ils expulsent les particules de leurs noyaux pour se transformer en d'autres éléments plus stables. Ce processus est accompagné de l'émission d'énergie thermique, qui chauffe l'intérieur de la planète.

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Transfert d'énergie thermique

Il existe trois mécanismes fondamentaux pour transférer l'énergie thermique, c'est-à-dire pour passer la chaleur d'un corps à un autre: conduction, convection et rayonnement.

Conduite

Conduction thermique

Il se produit de préférence dans les matériaux solides, dont les particules entrent en collision les unes avec les autres, sans ces déplacements. Les métaux sont de bons conducteurs de chaleur grâce aux électrons libres qu'ils ont.

Convection

Grâce à ce processus, la chaleur est transportée à côté des parties de la pâte, qui est généralement un liquide, par exemple un liquide. En faisant bouillir l'eau dans un pot, la pâte qui est en arrière-plan, près de la flamme, se réchauffe et se dilate, de sorte que sa densité diminue et le fluide monte. Ainsi, les parties les plus froides coulent pour se réchauffer à leur tour.

Radiation

Contrairement à la conduite et à la convection, le rayonnement n'a pas besoin du milieu matériel pour se propager, car il le fait à travers des ondes électromagnétiques. De cette façon, l'énergie thermique du soleil atteint la terre à travers un espace vide.

Les références

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