Cuprins
În prezent, există o confuzie excesivă în ceea ce privește conceptele termenilor căldură și energie termică. Scopul acestui articol este de a elucida pe scurt, dar foarte clar semnificațiile căldurii și energiei termice din punctul de vedere al Fizicii.
Căldura
Căldura este energia în tranzit datorită unei diferențe de temperatură între două sisteme.
Căldura trece întotdeauna de la sistemul de temperatură mai mare la sistemul de temperatură mai joasă.
Căldura este energie care traversează limitele unui sistem termodinamic într-o stare cu densitate ridicată a energiei cinetice. Aceasta este transferată către un alt sistem într-o stare cu densitate redusă a energiei cinetice. Acest lucru este echivalent cu a spune: căldura este energia transferată de la un sistem de temperatură înaltă la un sistem de temperatură scăzută.
Înainte de a fi transferată, energia care se află în limitele sistemului nu este căldura, ci energia internă sau energia totală disponibilă.
Odată ce un sistem absoarbe energia transferată sub formă de căldură, aceasta din urmă încetează să mai fie căldură și se transformă în energie internă a sistemului. Așadar încetează să mai fie căldură deoarece nu mai este în tranzit între două sisteme cu temperaturi diferite.
Pentru a fi căldură, energia trebuie să fie în proces de transfer de la un sistem fierbinte la un sistem mai puțin fierbinte. Nu există transfer de căldură de la sistemele cu densitate redusă a energiei cinetice la sistemele cu densitate ridicată a energiei cinetice. Fluxul fotonilor de căldură are loc întotdeauna de la maxim la minim, de la o stare excitată la o stare mai puțin excitată; aceasta constituie a doua lege a termodinamicii.
Căldura poate fi stocata?
Căldura nu poate fi stocată sau conținută de niciun sistem, deoarece căldura este o funcție a procesului sau a cantității de proces.
O funcție de proces, sau mărime de proces, este o mărime fizică care descrie evoluția sau schimbarea prin care un sistem termodinamic trece de la o stare de echilibru termodinamic la o altă stare de echilibru termodinamic. De exemplu, căldura și munca sunt funcții de proces sau cantități de proces.
Este greșit să folosim expresia „căldură stocată” dacă nu clarificăm că nu căldura (procesul) este stocată, ci energia care a fost transferată de la un sistem la altul după ce a trecut granița sistemului de recepție și a fost absorbită. Lucrul corect de spus este „energia stocată prin transfer de căldură” sau pur și simplu „energia stocată”.
Energia cinetică nu este căldură și nici energia cinetică a căldurii.
Energia emisă sau eliberată de un sistem, imediat ce depășește limitele din afara sistemului, este transformată în căldură, adică energie în tranzit.
Amintiți-vă că: cantitățile de proces sau funcțiile de proces nu pot fi stocate sau conținute. Deoarece descriu doar traiectoria prin care un sistem a dobândit o stare de echilibru. O funcție de proces sau o cantitate de proces nu este aceeași cu o funcție de stare.
O funcție de stare este o proprietate a unui sistem termodinamic care depinde doar de starea curentă a sistemului. Energia internă sau energia stocată este o funcție a stării.
ENERGIE TERMICĂ
Energia termică este energia cinetică totală pe care o deține un sistem. Energia termică este o componentă importantă a energiei interne a unui astfel de sistem.
Energia cinetică este energia mișcării.
De exemplu, soarele este principala și fundamentală sursă de energie pentru sistemul solar. Energia din soare este esențială pentru viața de pe Pământ. Fără energie solară, viața nu ar exista pe planeta noastră.
Soarele produce energie prin fuziune nucleară. O parte din energia internă a soarelui este energia cinetică sau energia termică, care atinge aproximativ 27 MeV pe nucleon 4 He. Energia termică eliberată de soare se transformă în energie în tranzit, adică căldură. De îndată ce această energie transferată este absorbită de Pământ sau de un alt corp din sistemul solar sau de alte sisteme dincolo de sistemul nostru solar, aceasta încetează să mai fie căldură și este din nou convertită în energie cinetică, care apoi devine parte a energia internă totală a sistemului respectiv. Pe pământ, oceanele sunt principalele depozite de energie solară termică.
Diferența dintre căldură și energia termică
Un alt exemplu al diferenței dintre căldură și energie termică este o lumânare aprinsă. O lumânare generează energie termică (energia cinetică a particulelor) în timpul arderii, care este apoi disipată de la lumânare în mediu. De îndată ce energia termică trece granița velei, aceasta nu mai este energie termică și este transformată în căldură, adică energie în tranzit. Când energia în tranzit se ciocnește cu un sistem cu densitate de energie scăzută, de exemplu pielea, energia transferată sub formă de căldură este transformată în energie termică. Adică este transformată în energie cinetică moleculară care a fost transferată la sistemul cu energie redusă. Densitatea energiei dintr-un sistem de densitate a energiei mai mare.
Diferența dintre energie termică și căldură este că energia termică nu este transferată, ci rămâne ca parte a energiei interne a sistemului; În schimb, căldura este energie în transfer, adică energie care este transferată dintr-un sistem fierbinte în alt sistem rece. Pur și simplu, energia termică se află în interiorul sistemului, în timp ce căldura se află în afara sistemului.
Energia termică este transformată continuu în energie gravitațională. De exemplu, atunci când ridicăm un obiect în repaus de la sol la o anumită înălțime, energia termică a corpului nostru este transferată obiectului ridicat. Pe măsură ce ridicăm obiectul, energia noastră termică este stocată ca energie gravitațională în câmpul gravitațional al obiectului. Acolo, energia va rămâne până când obiectul dobândește mișcare și acea energie gravitațională este convertită în energie cinetică.
Prin urmare, energia termică din câmpul gravitațional este întotdeauna negativă și, prin urmare, câmpul gravitațional constituie un depozit permanent de energie termică.
Unitățile de energie termică sunt Watts * secunde, Jouli sau calorii. Observați diferența dintre unitățile de căldură (W, J / s, calorii / s) și unitățile de energie termică (W * s, J, calorii).
