In früheren Artikeln haben wir gesehen, was die Kinetische Energie und mechanische Energie. In diesen Artikeln haben wir Wärmeenergie als Teil der Energie erwähnt, die den betreffenden Körper beeinflusst und besitzt. Wärmeenergie Es ist die Energie, die alle Teilchen haben, aus denen ein Körper besteht. Wenn die Temperatur schwankt, erhöht sich die Aktivität der Partikel. Diese innere Energie nimmt mit steigender Temperatur zu und mit sinkender Temperatur ab.
Jetzt werden wir diese Art von Energie eingehend analysieren, um unser Wissen über die verschiedenen Arten von Energien, die es gibt, weiter zu vervollständigen. Möchten Sie mehr darüber erfahren? Lesen Sie weiter.
Eigenschaften der Wärmeenergie
Wärmeenergie ist die Energie, die zwischen Systemen mit unterschiedlichen Temperaturen übertragen wird. Es äußert sich in der Wärme, die wir spüren, wenn wir beispielsweise eine Oberfläche berühren, die wärmer ist als eine andere. Diese Energieübertragung erfolgt immer von einem heißeren Körper auf einen kälteren. Dabei wird die Wärmeenergie so lange verteilt, bis beide Körper ein thermisches Gleichgewicht erreichen, also beide die gleiche Temperatur haben.
Ein wichtiges Merkmal der Wärmeenergie ist, dass sie von der Anzahl der Teilchen einer Substanz und der Geschwindigkeit abhängt, mit der sie sich bewegen. Je schneller sich die Teilchen bewegen, desto größer ist die thermische Energie.
Diese Energie hängt auch mit Veränderungen im Aggregatzustand zusammen. Wenn beispielsweise die Wärmeenergie eines festen Körpers erhöht wird, kann dieser einen Punkt erreichen, an dem er flüssig wird. Wenn er weiterhin Energie aufnimmt, wird die Flüssigkeit gasförmig.
Beispiele für thermische Energie
Einige Beispiele für die Gewinnung von Wärmeenergie sind die folgenden:
- Natur und Sonne. Die Sonne ist die größte uns bekannte Wärmeenergiequelle. Körper, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, wie zum Beispiel ein Stein oder Wasser, absorbieren diese Energie und ihre Temperatur steigt.
- Wasser kochen. Wenn wir Wasser erhitzen, beginnen sich seine Moleküle schneller zu bewegen, bis sie den Siedepunkt erreichen. In diesem Moment ändert das Wasser seinen Zustand und geht von flüssig in gasförmig über.
- Kamine. Kamine verbrennen Holz und andere Brennstoffe, um Wärme zu erzeugen, wodurch die Wärmeenergie der Umgebung erhöht wird.
- exotherme Reaktionen. Wie bei der Verbrennung von Treibstoff oder Benzin in einem Automotor wird bei diesen Reaktionen Wärme freigesetzt.
- Reibung. Wenn zwei Oberflächen aneinander reiben, entsteht durch Reibung Wärmeenergie. Ein Beispiel wäre, wenn unsere Hände warm werden, indem wir sie aneinander reiben.
Wie wird Wärmeenergie erzeugt?
Wärmeenergie entsteht durch die Bewegung von Teilchen innerhalb von Körpern. Diese Teilchen, Atome oder Moleküle genannt, sind in ständiger Bewegung, und je schneller sie sich bewegen, desto größer ist die Menge an Wärmeenergie, die sie besitzen.
Ein wichtiges Konzept bei der Erzeugung thermischer Energie ist, dass dies es wird weder erschaffen noch zerstört, es verwandelt sich einfach. Wir können Wärmeenergie durch verschiedene Prozesse erzeugen, beispielsweise durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, Kernenergie, chemische Reaktionen oder einfach durch den Kontakt zwischen Körpern unterschiedlicher Temperatur.
Wie wird Wärmeenergie genutzt?
Heutzutage hat thermische Energie viele wichtige Verwendungszwecke. Wir können es in andere Energieformen umwandeln, beispielsweise in elektrische Energie, oder es direkt zur Wärmeerzeugung nutzen. Hier sind einige Beispiele für die Verwendung:
- beim Heizen. Es wird mithilfe von Heizkesseln oder Generatoren erzeugt, die einen Teil des Brennstoffs verbrennen, um Wasser zu erhitzen, das die Wärme in verschiedene Bereiche des Hauses oder Gebäudes transportiert.
- Bei Verbrennungsmotoren. Dies ist bei Automotoren der Fall, bei denen durch die Verbrennung von Kraftstoff Wärmeenergie erzeugt wird, die in mechanische Energie umgewandelt wird, um das Fahrzeug anzutreiben.
- In Kraftwerken. In Wärmekraftwerken wird die durch die Verbrennung von Brennstoff erzeugte Wärmeenergie zum Erhitzen von Wasser genutzt; der entstehende Dampf treibt Turbinen an, die Strom erzeugen.
Messung der thermischen Energie
Wärmeenergie wird in gemessen Joule (J) nach dem Internationalen Einheitensystem, kann aber auch in Kalorien ausgedrückt werden. Eine Kalorie ist die Energiemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 Gramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhöhen. Daher, Eine Kalorie entspricht 4,184 Joule.
Neben Joule oder Kalorien werden in manchen Zusammenhängen auch andere Einheiten verwendet, z Britische thermische Einheit (BTU), was etwa 1.055 Joule entspricht und in Heiz- oder Kühlsystemen verwendet wird.
Beispiele für thermische Energie im Alltag
Wärmeenergie ist in vielen gängigen Phänomenen und Geräten vorhanden. Hier einige Beispiele:
- Bei Menschen und Warmblütern. Wir halten unsere Körpertemperatur konstant, was einen kontinuierlichen Verbrauch von Wärmeenergie bedeutet, die wir beim Abbau von Nahrung erzeugen.
- Auf Metallen, die der Sonne ausgesetzt sind. An einem heißen Tag erwärmt sich das Metall eines Autos oder eine andere Metalloberfläche und absorbiert die Wärmeenergie der Sonne.
- In Haushaltsgeräten. Öfen, Heizkörper und Heizungen nutzen zum Betrieb Wärmeenergie.
- Bei der Verbrennung von Holz oder Kohle. Wenn wir ein Lagerfeuer oder einen Grill anzünden, erwärmt die erzeugte Wärmeenergie die Umgebung und kocht das Essen.
Häufige Verwechslungen mit Begriffen wie Wärme und Temperatur
Es ist üblich, Wärmeenergie mit Wärmeenergie oder Wärme zu verwechseln. Obwohl diese Begriffe verwandt sind, bedeuten sie nicht genau dasselbe:
- Wärmeenergie Es handelt sich um die Gesamtenergie, die in einem System aufgrund der Bewegung seiner Teilchen enthalten ist.
- Wärme Dabei handelt es sich um die Übertragung von Wärmeenergie von einem Körper mit höherer Temperatur auf einen Körper mit niedrigerer Temperatur.
- Temperatur Sie ist das Maß für die durchschnittliche thermische Energie der Teilchen eines Körpers.
Es ist wichtig zu beachten, dass Wärme und Wärmeenergie zwar zusammenhängen, Wärme jedoch keine intrinsische Eigenschaft eines Körpers, sondern ein Übertragungsprozess ist, während Wärmeenergie eine Eigenschaft der Materie ist.
Andere Energien im Zusammenhang mit thermischer Energie
Wärmeenergie wird mit anderen Energieformen verknüpft und kann so in verschiedene Anwendungen umgewandelt werden. Hier beschreiben wir einige dieser Beziehungen:
Thermische Sonnenenergie
Solarthermie ist eine Art erneuerbarer Energie, die die Energie der Sonne in Wärme umwandelt. Diese Art von Energie wird üblicherweise für verwendet Wasser erhitzen in Häusern oder zur Stromerzeugung durch Solarthermieanlagen.
Geothermie
Diese Energieform entsteht aus der im Erdinneren gespeicherten Wärme. Geothermie nutzt diese natürliche Wärme, um Strom oder Wärme auf sauberere und nachhaltigere Weise zu erzeugen.
Elektrische Leistung
Wärmeenergie kann in Wärmekraftwerken in elektrische Energie umgewandelt werden, wobei die Wärme zur Dampferzeugung und zum Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung genutzt wird, ein Prozess, der in Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen oder Kernkraftwerken üblich ist.
Das Studium der thermischen Energie ist wichtig, um zu verstehen, wie Energie in unserem täglichen Leben erzeugt und genutzt wird. Von der Sonnenwärme bis hin zur Energie, die wir zum Kochen verwenden – Wärmeenergie hat erhebliche Auswirkungen auf unsere Umwelt und unsere Lebensweise.