Energia Térmica

O que é Energia térmica?

Os átomos e moléculas que compõem uma substância estão em constante movimento.

Este movimento é o que dá um material à sua temperatura: quanto mais as moléculas se movem, maior a temperatura. A energia térmica é simplesmente a energia possuída por uma substância devido ao movimento de seus átomos ou moléculas.

É importante não confundir isso com o calor, que é energia que é transferida de um lugar para outro. A energia térmica tem sido explorado por seres humanos para cozinhar, aquecimento, geração de energia para a indústria.

Radiação, Condução e Convecção

O calor é definido como energia que é transferida de uma região para outra, sempre fluindo de uma área de temperatura mais alta para uma temperatura mais baixa. Pode ser transferido por radiação infravermelha, uma forma de radiação eletromagnética com uma gama de comprimentos de onda que se situam entre ondas de rádio e luz visível.

Isso interage com a matéria para que as moléculas se movam em velocidades maiores, o que é visto como um aumento de temperatura: o material fica quente ou quente, porque a energia foi transferida da fonte da radiação para o material que a absorve. Por exemplo, se um objeto for mantido perto de uma chama, torna-se quente devido à radiação infravermelha da chama.

A transferência também pode ser realizada por outros dois métodos. Na condução, o movimento de moléculas em uma região quente provoca maior movimento em áreas mais frescas à medida que as moléculas se tocam um com o outro. Por exemplo, se uma colher de metal for mantida em uma chama, a outra extremidade da colher acabará por ficar quente.

A convecção envolve o movimento de uma região de gás ou líquido que é mais quente do que o seu entorno. Por exemplo, o Sol aquece o chão, que, por sua vez, aquece o ar, que então se move para cima, pois o ar quente é menos denso do que o ar mais frio acima. É a convecção que impulsiona os sistemas climáticos do mundo, à medida que o ar quente do trópico aumenta e flui para fora.

Energia e matéria térmica

A energia térmica pode trazer uma mudança no estado da matéria. Se as moléculas em um sólido aumentam o seu movimento, ele irá derreter para se tornar um líquido. Um aumento adicional fará com que o líquido ferva e se torne um gás, embora os líquidos também tendem a evaporar a temperaturas bem abaixo dos seus pontos de ebulição, já que algumas moléculas se moverão rapidamente o suficiente para escapar do líquido. Como as moléculas em um gás estão se movendo mais rapidamente do que aquelas em um líquido, um gás tem mais energia.

É por isso que a transpiração esfria as pessoas para baixo: à medida que o suor se evapora, ele tira calor do corpo.

Explorando Energia Térmica

O uso de energia térmica, diretamente ou para gerar eletricidade, impulsionou a revolução industrial. Permitiu a produção em grande escala de ferro e aço e produziu o vapor para dirigir as turbinas usadas para gerar eletricidade. A humanidade tem sido fortemente dependente da combustão de combustíveis fósseis, como o petróleo, o carvão e o gás natural, como fontes de energia térmica. As preocupações com a poluição, as mudanças climáticas e a não renovabilidade, no entanto, geraram muito interesse em alternativas.

Uma fonte que está sendo explorada é a energia geotérmica. A Terra tem um núcleo fundido, que se pensa ter uma temperatura de 5.432-9.032 ° F (3.000-5.000 ° C). Esta temperatura elevada vem em parte do calor restante da formação da Terra, preso sob camadas isolantes de rocha na crosta, e em parte da decomposição de elementos radioativos.

Entre o núcleo e a crosta encontra-se o manto, uma região quente e semi-líquida que conduz a tectônica de placas e erupções vulcânicas. Existem muitos “pontos quentes” na crosta terrestre onde este calor é próximo da superfície e pode ser aproveitado de várias maneiras.

O calor geotérmico pode ser usado diretamente, para fornecer aquecimento para casas ou para gerar eletricidade. Os geysers são uma fonte pronta de água quente, mas a maioria dos projetos geotérmicos envolvem furos de perfuração e bombeamento de água para eles.

A água é aquecida abaixo da superfície e bombeada novamente para fornecer energia. A energia geotérmica não é, estritamente falando, uma fonte de energia renovável, mas há uma enorme quantidade de calor do núcleo que não vai acabar no futuro previsível.

Embora a energia solar possa ser explorada para produzir eletricidade diretamente através de painéis solares, outra área a ser explorada é a energia solar térmica.

Isso envolve a captura de calor do Sol para fornecer energia ou água quente. Isso pode ser usado para aquecimento central em lares, onde a água, ou outro fluido, é bombeada através de um recipiente que recebe luz solar, aumentando a temperatura.

Alternativamente, o calor do Sol pode ser usado para conduzir dispositivos mecânicos que geram eletricidade ou podem ser focados por espelhos convexos de forma a fornecer calor para cozinhar ou outros fins.

Essa ideia também pode ser adotada em uma escala maior para ferver água que conduz uma turbina ou para construir um “forno solar” que possa atingir as temperaturas extremas necessárias para alguns processos industriais.

Definição

A energia térmica é a energia gerada e medida pelo calor.

A energia térmica

A temperatura de um objeto aumenta quando as moléculas que compõem esse objeto se movem mais rapidamente.

A energia térmica é energia possuída por um objeto ou sistema devido ao movimento de partículas dentro do objeto ou do sistema. A energia térmica é um dos vários tipos de energia, onde “energia” pode ser definida como “a capacidade de fazer o trabalho”.

O trabalho é o movimento de um objeto devido a uma força aplicada. Um sistema é simplesmente uma coleção de objetos dentro de um limite. Portanto, a energia térmica pode ser descrita como a capacidade de algo para fazer o trabalho devido ao movimento de suas partículas.

Como a energia térmica é devido ao movimento das partículas, é um tipo de energia cinética, que é a energia devida ao movimento. A energia térmica resulta em algo com temperatura interna, e essa temperatura pode ser medida – por exemplo, em graus Celsius ou Fahrenheit em um termômetro. Quanto mais rápidas as partículas se movem dentro de um objeto ou sistema, maior a temperatura que está registrada.

Energia térmica

Energia térmica, energia interna presente em um sistema em estado de equilíbrio termodinâmico em virtude da sua temperatura. A energia térmica não pode ser convertida em trabalho útil tão facilmente quanto a energia de sistemas que não estão em estados de equilíbrio termodinâmico.

Um fluido fluido ou um sólido em movimento, por exemplo, possui energia que pode ser convertida para funcionar em algum dispositivo mecânico, como um moinho de vento ou uma roda hidráulica, mas o mesmo fluido ou sólido em um estado de equilíbrio termodinâmico com a mesma energia (como térmica energia) não pode fazer nenhum trabalho a menos que seja combinado com outra substância a uma temperatura diferente, como em um motor térmico.

Energia térmica e estados de matéria

A matéria existe em três estados: sólido, líquido ou gás. Quando uma determinada peça de matéria sofre uma mudança de estado, a energia térmica é adicionada ou removida, mas a temperatura permanece constante. Quando um sólido é derretido, por exemplo, a energia térmica é o que faz com que as ligações dentro do sólido se separem.

Energia térmica e temperatura

A energia térmica é diretamente proporcional à temperatura dentro de um determinado sistema (lembre-se de que um sistema é objeto de interesse enquanto os arredores estão localizados fora dos sistemas e os dois interagem via troca de energia e matéria).

Como resultado dessa relação entre térmicas energia e temperatura do sistema, o seguinte se aplica: quanto mais moléculas presentes, maior o movimento das moléculas dentro de um determinado sistema, maior a temperatura e maior a energia térmica

+ moléculas = + movimento = + temperatura = + energia térmica

Conforme demonstrado anteriormente, a energia térmica de um sistema depende da temperatura de um sistema que é dependente do movimento das moléculas do sistema. Como resultado, quanto mais moléculas estão presentes, maior a quantidade de movimento dentro de um determinado sistema que aumenta a temperatura e a energia térmica.

Devido a isso, a uma temperatura de 0 ° C, a energia térmica dentro de um determinado sistema também é zero. Isto significa que uma amostra relativamente pequena a uma temperatura um tanto elevada, tal como uma xícara de chá à temperatura de ebulição, poderia ter menos energia térmica do que uma amostra maior, como uma piscina que está a uma temperatura mais baixa. Se a xícara de chá fervendo é colocada ao lado da piscina congelada, a chávena de chá congelará primeiro porque tem menos energia térmica do que a piscina.

Para manter as definições diretas, lembre-se do seguinte:

Tmperatura: a temperatura é a energia cinética média dentro de um determinado objeto e é medida por três escalas de medida (Fahrenheit, Celsius, Kelvin)

Energia térmica: a energia térmica é definida como o total de todas as energias cinéticas dentro de um determinado sistema.

Calor: é importante lembrar que o calor é causado pelo fluxo de energia térmica devido a diferenças de temperatura (o calor flui do objeto a temperatura mais alta para o objeto a uma temperatura mais baixa), transferido através da condução / convecção / radiação. Além disso, a energia térmica flui sempre de áreas mais quentes para áreas mais frescas.

Fonte: ww.wisegeek.org/study.com/www.britannica.com/www.yourdictionary.com/chem.libretexts.org