- מהי אנרגיה תרמית?
- מאפיינים של אנרגיה תרמית
- כיצד מתקבלת אנרגיה תרמית?
- יתרונות וחסרונות של אנרגיה תרמית
- דוגמאות לאנרגיה תרמית
- אנרגיה תרמית ואנרגיית חום
אנו מסבירים מהי אנרגיה תרמית, כיצד היא מתקבלת ומה המאפיינים שלה. כמו כן, מהי אנרגיה קלורית.
מהי אנרגיה תרמית?
אנרגיה תרמית או אנרגיית חום היא המידה של אֵנֶרְגִיָה פנימי הכלול במערכת תרמודינמית בשיווי משקל (גוף, קבוצה של חלקיקים, א מולקולהוכו') וזה פרופורציונלי לזה טֶמפֶּרָטוּרָה מוּחלָט.
במילים אחרות, אנרגיה תרמית היא המייצרת את תְנוּעָה פנימי ואקראי חלקיקים של גוף (כלומר, הוא שווה ערך ל- אנרגיה קינטית), אשר עולה או פוחת על ידי העברת אנרגיה, בדרך כלל בצורה של חוֹם או מ עבודה.
הטמפרטורה של א מערכת ויכולתו לייצר עבודה (תנועה וכו') תלויה באנרגיה התרמית שלו. הסיבה לכך היא שכמו בכל צורות האנרגיה, ניתן להפוך אותה, להעביר אותה או לשמר אותה במידה מסוימת.
זה מרמז שאנרגיה תרמית אחראית גם על מצבי צבירה של חומר, שכן ברמות אנרגיה גבוהות יותר, תסיסה גדולה יותר של החלקיקים המרכיבים את חוֹמֶר ופחות סיכוי לחלוק שטח מוגבל.
החלקיקים של א נוזל אנרגטיים יותר מאלו של א מוצק, ואלה של א גַז הרבה יותר מאלו של נוזל. מסיבה זו, אנו יכולים בדרך כלל לחמם (כלומר, להכניס אנרגיה תרמית) מוצק ולהעביר אותו למצב נוזלי, ולהמשיך לחמם אותו כדי להביא אותו למצב גזי.
אובדן או רווח של אנרגיה תרמית הוא מה שמגדיר את החימום או הקירור של גוף או מערכת. עם זאת, אין לבלבל בין המושגים הבאים:
- טֶמפֶּרָטוּרָה. זוהי האנרגיה הקינטית הממוצעת של החלקיקים בגוף או במערכת.
- חוֹם. זוהי העברת אנרגיה פנימית מגוף או מערכת אחד לאחר, כתוצר של הבדל בטמפרטורה.
- אנרגיית תרמית. זוהי האנרגיה הכוללת של המולקולות בתוך גוף או מערכת.
מאפיינים של אנרגיה תרמית
אנרגיה תרמית יכולה להיות מועברת ממערכת אחת לאחרת.כפי שכל המערכות התרמודינמיות נוטות לעשות שיווי משקל תרמי עם הסביבה שלה, אנרגיה זו חייבת להיות מסוגלת לעבור מגוף אחד למשנהו או מגוף אחד למשנהו. סביבה, והיא עושה זאת באמצעות שלושה מנגנונים חיוניים:
- נְהִיגָה. העברת האנרגיה מתרחשת באמצעות מגע בין גופים, ללא חילופי חומר.
- הולכת חום. העברת האנרגיה מתרחשת באמצעות תנועה של א נוֹזֵל (נוזלים או גזים). אם, למשל, מערבבים שני נוזלים, האחד עם טמפרטורה גבוהה יותר יעביר חום לשני, בהסעה.
- קְרִינָה. העברת אנרגיה ללא צורך במגע פיזי ובאמצעות גלים אלקטרומגנטיים. לדוגמה, השמש מעבירה אנרגיה תרמית באמצעות קרינה.
כיצד מתקבלת אנרגיה תרמית?
משקה חם מנחם אותנו כי הוא מכניס אנרגיה תרמית למערכת שלנו.
ניתן להשיג אנרגיה תרמית במספר דרכים, דרך מקורות שונים המספקים חום. כך, למשל, חימום בחורף הוא מקור לאנרגיה תרמית המוותרת על חום ושגופנו סופג כדי להתחמם.
החום שמספק החימום מגיע מהטרנספורמציה של כוח חשמלי באנרגיה תרמית, כלומר, מקורות של סוג זה של אנרגיה יכולים להיות מופעלים על ידי צורות אחרות של אנרגיה. לדוגמה, ניתן לקבל אנרגיה תרמית תגובה כימית, במיוחד אלה של הפחתת תחמוצת אוֹ שְׂרֵפָה.
כאשר אנו מדליקים אש, כאשר אנו מאכילים ומעכלים מזון, או כאשר אנו מערבבים משהו חומצות ובוודאי מתכות, אנו גורמים לתגובה כימית (או בִּיוֹכִימִיָה, בגופנו) המאפשר לנו להגדיל את האנרגיה הפנימית שלנו, ולכן, את האנרגיה התרמית שלנו.
יתרונות וחסרונות של אנרגיה תרמית
ניהול האנרגיה התרמית הוא יתרון גדול עבור אֶנוֹשִׁיוּת, שכן הוא נותן לנו אפשרות לשלוט בטמפרטורת גופנו ובחלל בו אנו חיים, והוא מבטיח נוחות או אפילו הישרדות בסביבות אקלימיות עוינות.
אך יחד עם זאת, אנרגיה תרמית עלולה להוביל לתרחישים בלתי מבוקרים, שבהם חום מעורר תגובות בעירה שיכולות לייצר אסונותכגון שריפות, חנק או תגובות כימיות בלתי צפויות.
דוגמאות לאנרגיה תרמית
כמה דוגמאות לאנרגיה תרמית:
- החום של ה שמש, מוקרן למרחב שסביבו ושאנחנו מקבלים יחד עם שלו אוֹר כל יום.
- החום שאנו מוסיפים למזון כאשר אנו מבשלים מגביר מאוד את האנרגיה התרמית שלו ומייצר שינויים כימיים בהרכבו המאפשרים לנו לעכל אותו ביתר קלות.
- מחמם על מוסיף אנרגיה תרמית לסביבת החדר, ושגופנו סופג מהחדר אוויר, ואנחנו תופסים את זה כחום.
- כאשר אנו מדליקים גפרור, אנו יורים א תגובה אקסותרמית, כלומר, תגובה המגבירה את האנרגיה התרמית של המערכת, לפחות במהלך ה מזג אוויר לוקח זמן עד שהזרחן נצרך.
- כמה תופעות פיזיקליות שיוצרים חום, כגון חיכוך, להגדיל את האנרגיה התרמית של מערכת.
אנרגיה תרמית ואנרגיית חום
במונחים כלליים, אנו מדברים על אנרגיה תרמית וקלורית ללא הבחנה נוספת, מכיוון ששני המונחים הם בעצם מילים נרדפות.