Термичка енергија: дефиниција, једначина, типови (са дијаграмом и примерима)

Топлотна енергија, такође названатоплотна енергијаили једноставнотоплота, је врстаунутрашњеенергије за коју се каже да поседује објекат захваљујући кинетичкој енергији саставних честица.

Сама енергија, иако је довољно једноставна за математичко дефинисање, једна је од недостижнијих величина у физици у смислу онога што је у основије. Постоји много облика енергије, а енергију је лакше дефинисати у смислу ограничења њеног аритметичког понашања, него је прецизно обликовати језиком.

за разлику одпреводилачкиилиротационикинетичка енергија, која настаје кретањем на некој линеарној удаљености, односно у кругу (а они се могу јавити заједно, као код баченог Фризби), топлотна енергија долази од кретања огромног броја ситних честица, кретања које се може сматрати вибрацијом око фиксних тачака у свемир.

У просеку се свака честица налази на одређеном месту у проширеном систему док лута избезумљено око те тачке, чак и ако честица ниједног тренутка статистички није вероватно тамо нашао. То је прилично попут просечног положаја Земље током времена који се налазио близу центра Сунца иако се овај распоред (срећом!) Никада не дешава.

Сваки пут кад два материјала дођу у контакт, укључујући ваздух,трењерезултатима, а део укупне енергије система - која, као што ћете видети, увек мора остати константна - трансформише се у топлотну енергију.

Предмет и околина доживљавају порасттемпература, који јемерљива манифестација топлотне енергије и преноса топлоте, мерено у степени Целзијуса (° Ц), степени Фахренхеита (° Ф) или Келвина (К). Када предмети изгубе топлоту, падају на нижу температуру.

Енергија долази у разним облицима, као и у различитим јединицама, а најчешће суџул (Ј), назван по Јамес Пресцотт Јоуле-у. Сам џул има јединице снаге помножене са раздаљином или њутн-метрима (Н⋅м). Још фундаменталније, јединице енергије су кг⋅м²/ с².

Један концепт уско везан за енергију јерадити, која има јединицеоденергије, али се не узима у обзиркао штоенергије физичара. Може се рећи да се рад „обавља на“ асистемдодавањем енергије у њега, што резултира физичком променом система (нпр. помера клип или ротира магнетну завојницу - то јест, обавља користан посао). Систем је било која физичка поставка са јасно дефинисаним границама, која чак може бити и Земља у целини.

Поред топлотне енергије (обично се пише К) и кинетичке енергије („нормална“ линеарна или ротациона врста), друге врсте енергије укључујупотенцијална енергија​, ​механичка енергијаиелектрична енергија. Критични аспект енергије је да, без обзира како се она појављује у било ком систему, она је увек такваконзервирано​.

Када постоји пренос топлотне енергије у животну средину (тј. Она се „расипа“ или „губи“), од Наравно, ниједна енергија се заправо не уништава на било који начин, јер би то нарушило очување енергије.

Ова топлота, међутим, не може се у потпуности повратити и поново искористити, због чега се назива мање корисним обликом енергије. Кад год зими прођете поред зграде или уздушног вентилационог отвора и када исцури непрегледан облак паре или топлог ваздуха, то је јасан пример топлотне енергије која је „бескорисна“ енергија. С друге стране, атоплотни моторпопут оног у аутомобилима на бензински погон користи топлотну енергију за механичку енергију.

Температура објекта или система је мера запросектранслационе кинетичке енергије по молекулу тог предмета, док је топлотна енергија укупна унутрашња енергија система. Када се честице крећу, увек постоји кинетичка енергија. Помицање топлоте према температурном градијенту захтева рад, као што је употреба топлотних пумпи.

Термална енергија се овде може појавити као неваљала количина, али може бити и користи се у изврсној употреби у кувању и другим стварима. Када пробављате храну, хемијску енергију из веза у угљеним хидратима, протеинима и мастима претварате у загревање (уобичајено „калорије“ уместо џула).

​Трењествара топлоту, често у журби. Ако брзо трљате руке, брзо ће се загрејати. Аутоматско оружје испаљује метке из цеви тако брзо да метал готово одмах постане опасан на додир.

Размислите о мрамору који се ваља око посуде. „Систем“ такође укључује животну средину (тј. Земљу у целини). Како се креће боком, све више његове укупне енергије претвара се у гравитациону потенцијалну енергију; како се убрзава при дну, више те енергије се трансформише у кинетичку. Да је ово цела прича, мермер би наставио да иде горе-доле заувек, достижући исте висине и брзине са сваким циклусом.

Уместо тога, сваки пут када се мермер попне са стране, пење се мало мање високо, а брзина на дну је нешто мања, све док на крају мермер не стане на дну. То је зато што се све време када се мермер ваљао, све више и више укупне енергетске „пите“ претварало на све већи и већи „комад“ топлотне енергије и расипа се у животну средину, који више није употребљив мермер. На дну, сва енергија система је „постала“ топлотна енергија.

Једна од једначина са којом се можете сусрести је она затоплотни капацитет​:

гдеКје топлотна енергија у џулима,мје маса предмета који се загрева,Ц.је објектспецифична топлота​ ​капацитетиделта Т.је његова промена температуре у Целзијусу. Специфични топлотни капацитет супстанце јеколичина енергије потребна за подизање температуре од 1 грама те супстанце за 1 степен Целзијуса​.

Тако већи топлотни капацитети подразумевају већи отпор температурним променама за дату масу супстанце, а већа маса сама по себи значи већи топлотни капацитет. Ово има интуитиван смисао; ако сте 10 минута воде у микроталасној пећници излагали „високој температури“ током једног минута, промена температуре ће бити далеко веће него ако сте загревали 1.000 мл воде почевши од исте температуре у истом временском периоду.

Термодинамика је проучавање начина рада, топлоте и унутрашње енергије у систему. Оно што је најважније, тиче се само опсежних посматрања која се могу измерити; кинетичка теорија гасова се бави интеракцијама на нивоу вибрација.

​Први закон термодинамикенаводи да се промене у унутрашњој енергији могу објаснити губицима топлоте: ΔЕ = К - В, гдеΔЕје промена унутрашње енергије (Δ је грчко слово "делта" и овде значи "разлика"),Кје количина пренесене топлотне енергијеусистем иВје обављени посаоод странесистем на околину.

​Други закон термодинамикенаводи да када год се ради, износ одентропијау атмосфери се повећава. Тако проток топлотне енергије непрекидно доводи до повећања ентропије.

• Ентропија (С.) је променљива стања, термодинамичко својство система које лабаво значи „поремећај“, а његово кретање се може изразити као 

​Трећи закон термодинамикенаводи да ентропијаС.система приближава се константној вредности као температураТ.приближава сеапсолутна нула(0 К или -273 Ц).

Када је један објекат на вишој температури од оближњег објекта, ова температурна разлика фаворизује пренос енергије у облику топлоте на хладнији објекат.

Постоје три основна начина за постизање преноса топлоте са једног предмета на други:Кондукција(директан контакт),конвекција(кретање кроз течност или гас) и термичкозрачење(кретање кроз простор).