V předchozích článcích jsme viděli, co Kinetická energie a mechanická energie. V těchto článcích jsme zmínili tepelnou energii jako součást energie, která ovlivňuje a vlastní dotyčné tělo. Termální energie Je to energie, kterou mají všechny částice, které tvoří těleso. Při oscilaci teploty se aktivita částic zvyšuje. Tato vnitřní energie se zvyšuje, když je teplota vyšší, a klesá, když je nižší.
Nyní budeme tento typ energie analyzovat do hloubky, abychom dále doplnili naše znalosti o různých typech energií, které existují. Chcete se o tom dozvědět více? Pokračujte ve čtení.
Charakteristika tepelné energie
Tepelná energie je energie, která se přenáší mezi systémy, které mají různé teploty. Projevuje se jako teplo, které cítíme, když se například dotkneme povrchu, který je teplejší než jiný. Tento přenos energie jde vždy z teplejšího tělesa do chladnějšího. Při tomto procesu se tepelná energie rozděluje, dokud obě tělesa nedosáhnou tepelné rovnováhy, tedy když mají obě stejnou teplotu.
Důležitou charakteristikou tepelné energie je, že závisí na počtu částic, které látka má, a rychlosti, kterou se pohybují. Čím rychleji se částice pohybují, tím větší je tepelná energie.
Tato energie souvisí i se změnami skupenství hmoty. Například zvýšením tepelné energie pevného tělesa může dosáhnout bodu, kdy se stane kapalinou, a pokud bude nadále získávat energii, kapalina se stane plynem.
Příklady tepelné energie
Některé příklady získávání tepelné energie jsou následující:
- Příroda a slunce. Slunce je největší zdroj tepelné energie, který známe. Tělesa, která jsou vystavena slunečnímu záření, jako je kámen nebo voda, tuto energii pohlcují a jejich teplota se zvyšuje.
- Vařte vodu. Když aplikujeme teplo na vodu, její molekuly se začnou pohybovat rychleji, dokud nedosáhnou bodu varu. Voda v tu chvíli změní skupenství a přejde z kapalného na plynné.
- Komíny. Krby spalují dřevo a další paliva za vzniku tepla, které zvyšuje tepelnou energii prostředí.
- exotermické reakce. Stejně jako při spalování paliva nebo spalování benzínu v motoru automobilu se při těchto reakcích uvolňuje teplo.
- Tření. Když se dva povrchy třou o sebe, tření vytváří tepelnou energii. Příkladem může být situace, kdy se naše ruce zahřívají třením o sebe.
Jak se vyrábí tepelná energie?
Tepelná energie vzniká pohybem částic uvnitř těles. Tyto částice, nazývané atomy nebo molekuly, jsou v neustálém pohybu a čím rychleji se pohybují, tím větší mají tepelnou energii.
Důležitým pojmem při výrobě tepelné energie je, že toto není ani vytvořen, ani zničen, jen se transformuje. Tepelnou energii můžeme vytvářet různými procesy, jako je spalování fosilních paliv, jaderná energie, chemické reakce nebo jednoduše kontaktem mezi tělesy o různých teplotách.
Jak se využívá tepelná energie?
Tepelná energie má dnes mnoho důležitých využití. Můžeme ji přeměnit na jiné formy energie, jako je elektrická energie, nebo ji přímo použít k výrobě tepla. Zde je několik příkladů, jak se používá:
- v topení. Vyrábí se pomocí kotlů nebo generátorů, které spalují nějaké palivo k ohřevu vody, která přenáší teplo do různých oblastí domu nebo budovy.
- U spalovacích motorů. To je případ motorů automobilů, kde spalováním paliva vzniká tepelná energie, která se přeměňuje na mechanickou energii pro pohyb vozidla.
- V elektrárnách. V tepelných elektrárnách se tepelná energie vzniklá spalováním paliva využívá k ohřevu vody, vznikající pára pohání turbíny, které vyrábějí elektřinu.
Měření tepelné energie
Tepelná energie se měří v jouly (J) podle mezinárodní soustavy jednotek, i když to může být také vyjádřeno v kaloriích. Kalorie je množství energie potřebné ke zvýšení teploty 1 gramu vody o 1 stupeň Celsia. Proto, jedna kalorie se rovná 4,184 joulům.
Kromě joulů nebo kalorií se v některých kontextech používají i jiné jednotky, jako např Britská tepelná jednotka (BTU), což odpovídá přibližně 1.055 XNUMX joulům a používá se v topných nebo chladicích systémech.
Příklady tepelné energie v každodenním životě
Tepelná energie je přítomna v mnoha běžných jevech a zařízeních. Zde je několik příkladů:
- U lidí a teplokrevných zvířat. Udržujeme stálou tělesnou teplotu, což znamená neustálý výdej tepelné energie, kterou produkujeme při štěpení potravy.
- Na kovech vystavených slunci. V horkém dni se kov automobilu nebo jakýkoli jiný kovový povrch zahřívá a absorbuje sluneční tepelnou energii.
- V domácích spotřebičích. Pece, radiátory a ohřívače využívají k provozu tepelnou energii.
- Při spalování dřeva nebo uhlí. Když zapálíme táborák nebo grilujeme, vyrobená tepelná energie ohřívá prostředí a vaří jídlo.
Častá záměna s pojmy jako teplo a teplota
Je běžné zaměňovat tepelnou energii s tepelnou energií nebo teplem. Přestože tyto pojmy spolu souvisí, neznamenají přesně totéž:
- Termální energie Je to celková energie obsažená v systému v důsledku pohybu jeho částic.
- Teplo Jde o přenos tepelné energie z tělesa s vyšší teplotou na těleso s teplotou nižší.
- Teplota Je to míra průměrné tepelné energie částic tělesa.
Je důležité poznamenat, že ačkoli teplo a tepelná energie spolu souvisí, teplo není vnitřní vlastností tělesa, ale spíše procesem přenosu, zatímco tepelná energie je vlastností hmoty.
Ostatní energie související s tepelnou energií
Tepelná energie je spojena s jinými formami energie, což umožňuje její transformaci do různých aplikací. Zde uvádíme některé z těchto vztahů podrobně:
Tepelná sluneční energie
Solární tepelná energie je druh obnovitelné energie, která přeměňuje sluneční energii na teplo. Tento typ energie se běžně používá ohřejte vodu v domácnostech nebo k výrobě elektřiny prostřednictvím solárních tepelných zařízení.
Geotermální energie
Tato forma energie pochází z tepla uloženého uvnitř Země. Geotermální energie využívá toto přírodní teplo k výrobě elektřiny nebo vytápění čistším a udržitelnějším způsobem.
Elektrická energie
Tepelnou energii lze přeměnit na elektrickou energii v tepelných elektrárnách, kde se teplo využívá k výrobě páry a pohonu turbín, které vyrábějí elektřinu, což je proces běžný v elektrárnách na fosilní paliva nebo jaderné elektrárny.
Studium tepelné energie je nezbytné pro pochopení toho, jak se energie vyrábí a používá v našem každodenním životě. Od slunečního tepla až po energii, kterou používáme k vaření, tepelná energie má významný dopad na naše životní prostředí a způsob, jakým žijeme.