열 에너지라고도 함열 에너지또는 간단히열은 유형입니다.내부의물체의 에너지는 구성 입자의 운동 에너지로 인해 소유한다고합니다.
에너지 자체는 수학적 용어로 정의 할 수있을만큼 쉽지만 기본적으로는 물리학에서 더 찾기 어려운 양 중 하나입니다.이다. 에너지에는 여러 형태가 있으며 정확한 언어로 구성하는 것보다 산술 동작의 한계 측면에서 에너지를 정의하는 것이 더 쉽습니다.
같지 않은번역의또는회전운동 에너지는 선형 거리 또는 원에서 각각 발생하는 움직임에서 발생합니다. Frisbee), 열 에너지는 방대한 수의 작은 입자의 움직임에서 비롯되며, 고정 된 지점 주변의 진동으로 생각할 수 있습니다. 우주.
평균적으로 각 입자는 방황 할 때 확장 시스템 내의 특정 위치에서 발견됩니다. 그 지점에 대해 미친 듯이, 비록 어떤 시점에서도 입자가 통계적으로 거기에서 찾았습니다. 이것은이 배열 (다행히도!)이 결코 발생하지 않더라도 시간이 지남에 따라 지구의 평균 위치가 태양의 중심에 가까워지는 것과 같습니다.
공기를 포함한 두 물질이 접촉 할 때마다마찰결과 및 시스템의 총 에너지 중 일부 (보시다시피 항상 일정하게 유지되어야 함)는 열 에너지로 변환됩니다.
물체와 그 주변은 증가를 경험합니다온도, 즉열 에너지 및 열 전달의 정량화 가능한 표현, 섭씨 (° C), 화씨 (° F) 또는 켈빈 (K)으로 측정됩니다. 물체가 열을 잃으면 더 낮은 온도로 떨어집니다.
에너지 란 무엇입니까?
에너지는 다양한 단위뿐만 아니라 다양한 형태로 제공되며, 가장 일반적인 것은줄 (J), James Prescott Joule의 이름을 따서 명명되었습니다. 줄 자체는 힘 x 거리의 단위 또는 뉴턴 미터 (N⋅m)를 갖습니다. 보다 근본적으로 에너지 단위는 kg⋅m입니다.2/에스2.
에너지와 밀접하게 관련된 하나의 개념은작업, 단위 포함의에너지이지만 간주되지 않습니다같이물리학 자들의 에너지. 작업은 "완료"라고 할 수 있습니다.체계에너지를 추가하여 시스템에 물리적 변화를 가져옵니다 (예: 피스톤을 움직이거나 자기 코일을 회전 – 즉 유용한 작업을 수행함). 시스템은 명확하게 정의 된 경계가있는 물리적 설정이며 전체적으로 지구 일 수도 있습니다.
열 에너지 (일반적으로 Q로 작성) 및 운동 에너지 ( "정상"선형 또는 회전 정렬) 외에 다른 유형의 에너지에는 다음이 포함됩니다.잠재력, 기계적 에너지과전기 에너지. 에너지의 중요한 측면은 그것이 어떤 시스템에서 어떻게 나타나는지에 상관없이 항상보존.
열 에너지: 가장 적게 사용되는 에너지 형태
열 에너지가 환경으로 전달 될 때 (즉, "소실"또는 "손실"), 물론 에너지는 실제로 어떤 식 으로든 파괴되지 않습니다. 에너지.
그러나이 열은 완전히 회수하여 재사용 할 수 없기 때문에 덜 유용한 형태의 에너지라고합니다. 겨울에 건물이나지면 통풍구를 통과하고 끝없는 증기 구름이나 따뜻한 공기가 흘러 나올 때마다 그것은 "쓸모없는"에너지 인 열 에너지의 분명한 예입니다. 반면에열기관가솔린으로 구동되는 자동차의 경우처럼 기계 에너지에 열 에너지를 사용합니다.
열 에너지 및 온도
물체 또는 시스템의 온도는평균그 물체의 분자 당 병진 운동 에너지 인 반면 열 에너지는 시스템의 총 내부 에너지입니다. 입자가 움직일 때 항상 운동 에너지가 있습니다. 온도 구배에 대해 열을 위쪽으로 이동하려면 열 펌프 사용과 같은 작업이 필요합니다.
열과 일상의 세계
열 에너지는 여기에서 불량한 양으로 나타날 수 있지만 요리 및 기타 영역에서 탁월한 사용이 가능합니다. 음식을 소화 할 때 탄수화물, 단백질 및 지방의 결합에서 나오는 화학 에너지를 열로 변환합니다 (일반적인 용어로 줄 대신 "칼로리").
마찰종종 서둘러 열을 발생시킵니다. 손을 빨리 비비면 빨리 예열됩니다. 자동 무기가 총알에서 총알을 너무 빨리 발사하여 금속이 거의 즉시 위험 할 정도로 뜨거워집니다.
열 에너지와 에너지 보존: 예
그릇 안에서 대리석이 굴러 다니는 것을 생각해보십시오. "시스템"에는 환경 (즉, 지구 전체)도 포함됩니다. 측면으로 올라 갈수록 전체 에너지의 더 많은 부분이 중력 위치 에너지로 전환됩니다. 바닥 근처에서 속도가 빨라질수록 더 많은 에너지가 운동 에너지로 변환됩니다. 이것이 전체 이야기라면, 구슬은 각 사이클마다 동일한 높이와 속도에 도달하면서 영원히 계속 올라가고 내려갈 것입니다.
대신 대리석이 측면으로 올라올 때마다 조금씩 높이 올라가고 바닥에서의 속도는 약간 낮아져 결국 대리석이 바닥에 멈 춥니 다. 이것은 대리석이 굴러가는 내내 점점 더 많은 전체 에너지 "파이"가 변환되기 때문입니다. 더 크고 더 큰 열 에너지 "슬라이스"로 옮겨져 환경으로 소산되어 더 이상 사용할 수 없습니다. 대리석. 맨 아래에서 모든 시스템의 에너지는 열 에너지가됩니다.
열 에너지 방정식: 열용량
당신이 만날 수있는 방정식 중 하나는열용량:
Q = mC \ 델타 T
어디큐줄 단위의 열 에너지,미디엄가열되는 물체의 질량,씨객체의비열 생산 능력과델타 T섭씨 온도의 변화입니다. 물질의 비열 용량은해당 물질 1g의 온도를 섭씨 1도 올리는 데 필요한 에너지 양.
따라서 더 높은 열 용량은 주어진 물질 질량에 대한 온도 변화에 대한 저항이 더 크다는 것을 의미하며, 더 많은 질량 자체는 더 높은 열 용량을 의미합니다. 이것은 직관적으로 이해됩니다. 10mL의 물을 전자 레인지에 1 분 동안 "높게"노출 시키면 온도 변화가 심해집니다. 같은 시간 동안 같은 온도에서 시작하여 1,000 mL의 물을 가열하는 것보다 더 큽니다.
열역학의 법칙
열역학은 시스템에서 일, 열 및 내부 에너지가 상호 작용하는 방식에 대한 연구입니다. 중요한 것은 측정 할 수있는 대규모 관측에만 관련됩니다. 기체의 운동 이론은 진동 수준의 상호 작용을 다룹니다.
열역학 제 1 법칙내부 에너지의 변화는 열 손실로 설명 될 수 있음을 나타냅니다. ΔE = Q – W, 여기서ΔE내부 에너지의 변화 (Δ는 그리스 문자 "델타"이며 여기서 "차이"를 의미)큐전달 된 열 에너지의 양으로시스템 및W일이 끝났습니까?으로주변의 시스템.
열역학 제 2 법칙작업이 완료 될 때마다엔트로피대기에서 증가합니다. 따라서 열 에너지의 흐름은 지속적으로 엔트로피를 증가시킵니다.
- 엔트로피 (에스)는 상태 변수, 시스템의 열역학적 특성으로 느슨하게 "장애"를 의미하며 그 움직임은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
\ Delta S = \ frac {\ Delta Q} {T}
열역학 제 3 법칙엔트로피가에스시스템의 온도가 일정한 값에 가까워짐티근처절대 제로(0K 또는 -273C).
한 물체가 주변 물체보다 더 높은 온도에있을 때, 이 온도 차이는 더 차가운 물체에 열의 형태로 에너지를 전달하는 데 유리합니다.
한 물체에서 다른 물체로 열을 전달하는 세 가지 기본 방법이 있습니다.전도(직접 접촉),전달(액체 또는 가스를 통한 이동) 및 열방사능(공간을 통한 이동).